Tema 4 Convertidores de potencia

Transcripción

1 Tema 4 Convertidores de potencia Sebastián López Roberto Sarmiento 4º - Ingeniero Industrial UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales Índice 4.1. Convertidores CA/CC Rectificadores de media onda controlados y no controlados Rectificadores de onda completa controlados y no controlados Filtrado y estabilización: construcción de una fuente lineal de alimentación 4.2. Convertidores CC/CC Convertidores reductores Convertidores elevadores Convertidores elevadores/reductores 4.3. Convertidores CC/CA 4.4. Convertidores CA/CA 2 1

2 4.1. Convertidores CA/CC Rectificadores El rectificador convierte las tensiones CA a tensiones CC Sus aplicaciones más frecuentes son: Carga de baterías Control de motores de CC (control de la velocidad y del par) Alimentación de diversos aparatos, como ordenadores etc. El rectificador básico contiene: Fuente CA Conmutador Carga ( inductiva, resistiva o capacitiva) Switch Equivalente Thevenin Supply: Voltage source and Reactance Load Rectificadores de media onda no controlados El rectificador más sencillo es el de media onda no controlado Se utilizan diodos de potencia V m V d V s =V m sen(wt) V o -V m V m

3 Rectificadores de media onda controlados El rectificador de media onda controlado con tiristores Otros dispositivos también usuales para conmutar son: GTO, IGBT y MOSFET En este caso, el tiristor se dispara con un pulso cuadrado corto durante el ciclo positivo Tensión CC con control de puerta Tensión CC sin control de puerta Pulso para el control de la puerta Thyristor 1 V dc ( ωt) 6 V dcc ( ωt) V dc ( ωt) V g ( ωt) ωt ωt Rectificadores de onda completa El circuito más frecuentemente usado es el puente monofásico El circuito se compone de cuatro dispositivos activos y proporciona una rectificación de onda completa AC Switch 1 Switch 3 Switch 4 Switch 2 DC Load ( ωt) DC V dc( ωt) AC ωt

4 Rectificadores de onda completa El circuito más frecuentemente usado es el puente monofásico En el ciclo positivo Th1 y Th2 conducen V dc( ωt) V dcc( ωt) I V g ( ωt) ωt Rectificadores de onda completa El circuito más frecuentemente usado es el puente monofásico En el ciclo negativo Th3 y Th4 conducen V dc( ωt) I V dcc( ωt) V g ( ωt) ωt 5 8 4

5 Fuentes de alimentación lineales Estructura básica Ventajas: Diseño sencillo Fácil producción en serie Baja emisión de EMIs Inconvenientes: Muy bajo rendimiento (3 a 6%) Elevado volumen y peso Potencias relativamente bajas 9 Son necesarias en la mayor parte de los sistemas electrónicos (digitales y analógicos) Requerimientos: Salida regulada Aislamiento Múltiple salida Pequeño volumen y peso Alto rendimiento 1 5

6 Diagrama de bloques 11 Diagrama de bloques de la etapa de potencia Estructura con aislamiento: El transformador se coloca en algún punto donde exista una onda alterna Transformador de alta frecuencia 12 6

7 Diagrama de bloques de la etapa de potencia y del control 13 7