TEMA 16. CONVERTIDORES CC/AC.

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1 INTRODUCCIÓN Símbolos para la Represenación de Converidores CC/C (Inversores) CC C TEM 16. CONVERTIDORES CC/C INTRODUCCIÓN rmónicos Conexión de un Converidor CC/C Clasificación 16.. INVERSOR MEDIO PUENTE. RM ELEMENTL 16.. INVERSOR MONOFÁSICO EN PUENTE COMPLETO INVERSOR TRIFÁSICO Tensión en el Neuro rmónicos Espacio de Esados OTROS INVERSORES Inversor con Fuene de Corriene Inversores de res niveles Inversores Mulinivel PLICCIONES: CC (a) Inversor Monofásico. (b) Inversor Trifásico cuadores para moores de corriene alerna. Permie variar la ensión y la frecuencia de esos moores. Fuenes de alimenación ininerrumpida (UPS). Genera una ensión senoidal a parir de una baería con el fin de susiuir a la red cuando se ha producido un core en el suminisro elécrico. Generación foovoláica. Genera la ensión senoidal de 5Hz a parir de una ensión coninua producida por una serie de paneles foovolaicos. C En ese ema, se considerará únicamene el funcionamieno a bajas frecuencias, es decir: los inerrupores conmuando a la frecuencia de la red. Tema 16. Inversores I. 1 de 5 Tema 16. Inversores I. de 5

2 INTRODUCCIÓN / INTRODUCCIÓN. rmónicos rmónicos para D=.5 / / 1 S V i / Circuio Inversor Simple S Posición Posición 1 Posición V z rmónicos de ondas cuadrada y riangular i R R Carga resisiva de valor R rmónico fundamenal i VT d L Carga induciva de valor L VT d L 1 T T Formas de Onda de un Circuio Inversor Simple Tema 16. Inversores I. de 5 Tema 16. Inversores I. 4 de 5

3 INTRODUCCIÓN. rmónicos INTRODUCCIÓN. rmónicos.5.5 D rmónico núm. D D rmónicos en una Onda Cuadrada de ampliud 1 ± en función de D Tema 16. Inversores I. 5 de 5 rmónicos a 5 de una Onda Cuadrada de ampliud 1 ± en función de D Tema 16. Inversores I. 6 de 5

4 INTRODUCCIÓN. Conexión de un Converidor CC/C INTRODUCCIÓN. Conexión de un Converidor CC/C Flujo de Poencia I,P Elemenos meálicos aislados del circuio de poencia FILTRO DE RED CONVERT. C/CC BOBIN O CONDENSD. INVERSOR FILTRO DE CRG CRG V C RED s () 1 s () s () n Baería Conrol Diagrama de Bloques del Sisema Inversor a) I,P V C b) Circuio de limenación de Inversores. (a) limenación Mediane un Recificador Conrolado. (b) limenación Mediane Oro Inversor L R V C Modelo por Fase de la Carga del Inversor Tema 16. Inversores I. 7 de 5 Tema 16. Inversores I. 8 de 5

5 INTRODUCCIÓN. Clasificación INVERSOR MEDIO PUENTE. RM ELEMENTL Inversores con fuene de corriene (CSI). Inversores con fuene de ensión (VSI). / T D I L i / T D V C Inversor en Medio Puene (a) (b) Inversores con: (a) Fuene de Tensión (VSI). (b) Fuene de Corriene (CSI) Inversores de baja frecuencia (onda cuadrada). Inversores de ala frecuencia (modulación por anchura de pulsos)., insane de iempo en el que se abre el inerrupor T. insane de iempo en el que se cierra el inerrupor T. 1, insane de iempo en el que se abre en inerrupor T. 1 1 insane de iempo en el que se cierra el inerrupor T. y 1 son los iempos mueros (generalmene coinciden). Inversores de ransisores bipolares. Inversores de MOSFET s. Inversores de IGBT s. Inversores de irisores. Inversores de GTO s. T T Inversores no resonanes. Inversores resonanes. Medio puene o baería con oma media. Transformador con oma medio o PushPull. Puene compleo monofásico. Puene rifásico. V Formas de Onda del Inversor Medio Puene con Carga Resisiva Tema 16. Inversores I. 9 de 5 Tema 16. Inversores I. 1 de 5

6 INVERSOR MEDIO PUENTE. RM ELEMENTL INVERSOR MEDIO PUENTE. RM ELEMENTL O T D i ( ) O T D i ( ) T D T D a) b) O T D i ( ) 1 O T D i ( ) 1 1 T D T D c) d) Circuios Equivalenes durane los Inervalos de Funcionamieno del Inversor en Medio Puene Formas de Onda de Tensión y Corriene de un Inversor Medio Puene con Carga Induciva considerando iempos mueros y iempos de almacenamieno de los inerrupores Tema 16. Inversores I. 11 de 5 Tema 16. Inversores I. 1 de 5

7 INVERSOR MEDIO PUENTE. RM ELEMENTL INVERSOR MEDIO PUENTE. RM ELEMENTL 1 S i V pulso i V z a) b) Circuios Simplificados del Inversor en Medio Puene: a) Como Conmuador. b) Como Fuene de Onda Cuadrada Efeco de los Tiempos Mueros en la Pérdida de Tensión en la Carga cuando la corriene no cambia de signo V = V d c T S alm sig( i ) Tema 16. Inversores I. 1 de 5 Tema 16. Inversores I. 14 de 5

8 INVERSOR MONOFÁSICO. PUENTE COMPLETO INVERSOR TRIFÁSICO O T D i T B B D B i B O T D T B D B T C i B C i B D C i C T D T B D B T D T B D B T C D C Inversor Monofásico en Puene Compleo Inversor puene rifásico O s i V B s B Circuio Equivalene del Inversor Monofásico en Puene Compleo Esado Inerrupor S Inerrupor S B Tensión en la carga Resumen de los Esados de un Inversor Monofásico en Puene Compleo Tema 16. Inversores I. 15 de 5 Tema 16. Inversores I. 16 de 5

9 INVERSOR TRIFÁSICO INVERSOR TRIFÁSICO. Tensión en el Neuro / / i i B ic S S B B S C C V V N V N V BN V CN N Circuio Equivalene del Inversor Trifásico Inerrupores Esado S S B S C S S1 1 S 1 1 S 1 S4 1 1 S5 1 S6 1 1 S Esados de un Inversor Trifásico. Tensiones en las res ramas del inversor. Deerminación de la ensión del neuro de la carga: N (a) (b) Circuios Equivalenes para Deerminar la Tensión del Neuro de la carga Esados: a) VNO = = = S1, S y S5 6 6 b) V NO = = = 6 6 Luego: y las ensiones aplicadas a la carga por fase son: VN = VO VNO ; V = V V ; V = V V BN BO NO N S, S4 y S6 CN CO NO Tema 16. Inversores I. 17 de 5 Tema 16. Inversores I. 18 de 5

10 INVERSOR TRIFÁSICO. rmónicos INVERSOR TRIFÁSICO. rmónicos Tensiones fasefase Tensiones enre Fase y Puno medio de la baería Tensiones en un puene rifásico En las ensiones faseneuro desaparecen los armónicos riples Componene Fundamenal Tema 16. Inversores I. 19 de 5 Tema 16. Inversores I. de 5

11 INVERSOR TRIFÁSICO. Espacio de Esados Inerrupores Tensiones/ Esado S S B S C V N V BN V CN S S1 1 / 1/ 1/ S 1 1 1/ 1/ / S 1 1/ / 1/ S4 1 1 / 1/ 1/ S5 1 1/ 1/ / S / / 1/ S Esados de un Inversor Trifásico. Conversión de coordenadas del espacio ridimensional al plano (proyección): Re = Im 1 1 Por ejemplo, para S1: para S5: 1 V V V V B C S4 S S5 jim S S6 d S1 Re S, S7 V R = V = ; VB = ; VC =, resula: V d Re = ; Im =, cuyo módulo es: V d V d V = ; VB = ; VC =, resula: V Re d = ; Im =, cuyo módulo es: V d d OTROS INVERSORES. Inversor con Fuene de Corriene L T D T B D B i I B T T B D D B Inversor en Puene Compleo con Fuene de Corriene. Los diodos son necesarios si los inerrupores no soporan ensiones inversas. Noa: En ese monaje pueden cerrarse simuláneamene los dos inerrupores de una rama, pero no se pueden dejar abieros a la vez los dos de la pare de arriba (o de abajo) de ambas ramas. I B Modelo Equivalene del Inversor Monofásico con Fuene de Corriene Su uso principal es para grandes poencias con SCR (endencia a desuso). Tienen una venaja, ya que pueden devolver energía a la red si la fuene de corriene se consruye con una bobina y un recificador conrolado. i B Tema 16. Inversores I. 1 de 5 Tema 16. Inversores I. de 5

12 V OTROS INVERSORES. Inversor con Fuene de Corriene OTROS INVERSORES. Inversores de res niveles L T T B DB T C DC T 1 T T d D 1 D D I B C T 1 D 1 D T D T T 4 D 4 T5 D5 T 6 D6 O i B ib C ic T D 4 T 5 D 5 D 6 4 T6 Inversor Trifásico con Fuene de Corriene T D T B D B T C D C I Inversor Trifásico de Tres Niveles B C Modelo Equivalene del Inversor Trifásico con Fuene de Corriene Tema 16. Inversores I. de 5 Tema 16. Inversores I. 4 de 5

13 OTROS INVERSORES. Inversores de res niveles OTROS INVERSORES. Inversores de res niveles T T T T Io> Io< Io> Io< Vo= Vo= Vo= Vo= D D T T D D T T T Io > T Io< T T D Vo= D Vo= Io> Vo= Io< Vo= T T D D T T T T Io> Io < T T Vo= Vo= Io> Io< D D T T Vo= Vo= D D T T T T Io> Io < Esados de una rama de inversor a res niveles Vo= Vo= D D T T Esados de una rama de inversor a res niveles Tema 16. Inversores I. 5 de 5 Tema 16. Inversores I. 6 de 5

14 OTROS INVERSORES. Inversores de res niveles OTROS INVERSORES. Inversores de res niveles S1 S S S4 S5 S6 S7 S8 S9 S1 S11 S1 / / S i i B i C B C S B S C Tensiones faseneuro V V N V N V BN N V CN Tensiones enre Fase y Puno medio de la baería Circuio Equivalene del Inversor Trifásico de res niveles La ensión V N se puede calcular aplicando el Teorema de Superposición: V V N N = V ( V = V V V ) B C B V C = Las ensiones V,V B y V C pueden omar los valores: /, / y. Luego los posibles valores de V N serán:, ± /6, ± / y ± / V N V BN V CN V N S S B S C S1 1/ 1/ S / 1/ 1/ 1/6 S 1/ 1/ S4 1/ 1/ / 1/6 S5 1/ 1/ S6 1/ / 1/ 1/6 S7 1/ 1/ S8 / 1/ 1/ 1/6 S9 1/ 1/ S1 1/ 1/ / 1/6 S11 1/ 1/ S1 1/ / 1/ 1/6 Tensiones y esados en un inversor de res niveles Tema 16. Inversores I. 7 de 5 Tema 16. Inversores I. 8 de 5

15 OTROS INVERSORES. Inversores de res niveles OTROS INVERSORES. Inversores de res niveles V N V BN V CN S S B S C S1 1/ 1/ S / 1/ 1/ S 1/ 1/ S4 1/ 1/ / S5 1/ 1/ S6 1/ / 1/ S7 1/ 1/ S8 / 1/ 1/ S9 1/ 1/ S1 1/ 1/ / S11 1/ 1/ S1 1/ / 1/ Niveles Niveles Esados en un inversor de res niveles jim S6 S5 S4 S7 S.8 Comparación de las ensiones de fase y sus armónicos enre un inversor convencional de dos niveles y oro de res niveles Componene Fundamenal S8 S Re S9 S1 S1 S11 S1 Tema 16. Inversores I. 9 de 5 Tema 16. Inversores I. de 5

16 OTROS INVERSORES. Inversores de res niveles OTROS INVERSORES. Inversores Mulinivel Im /5 T D Esados (7) en un inversor rifásico de res niveles ESTDO V VB VC VN VN VBN VCN = S,5,5,5,5,,, S1,S6 S1,5,5,,17,17, S14 S,5,5,5,17,,,67 S,5,5,,17,,17 S16 S4,5,17,,17,17 S17 S5,5,5,,5,,5 S6,5,5,5,17,,67, S7,5,5,,5,5, S8,5,5,5,17,67,, S9,5,5,,,17,17 S S1,5,17,17,,17 S S11,5,5,,,5,5 S1,5,17,17,17, S5 S1,,,, S,S6 S14,5,17,17,17, S1 S15,5,5,,,5,5 S16,5,17,17,,17 S S17,5,5,,,17,17 S4 S18,5,5,5,17,67,, S19,5,5,,5,5, S,5,5,5,17,,67, S1,5,5,,5,,5 S,5,17,,17,17 S9 S,5,5,,17,,17 S1 S4,5,5,5,17,,,67 S5,5,5,,17,17, S1 S6,5,5,5,5,,, S,S1 Re Tema 16. Inversores I. 1 de 5 /5 /5 /5 /5 4/5 /5 1/ /5 1/5 D D D D D D D T T5 D D D T T T5 D D5 D D D5 Vo Esado de inerrupores Tensión de Salida V o =k* k= 1 4/5 /5 /5 1/5 1 T 1 1 T T T T T5 1 Inversor de 6 niveles. Tensión enre una rama y el erminal negaivo de la baería Tema 16. Inversores I. de 5

17 OTROS INVERSORES. Inversores Mulinivel OTROS INVERSORES. Inversores Mulinivel Componene Fundamenal Niveles 4/5 /5 /5 1/5 1/5 /5 /5 4/ rmónicos rmónicos y Disorsión rmónica Toal de V en inversores Mulinivel 4/5 /5 1/ /5 1/5 Inversor de seis niveles: ensiones faseneuro y fasefase Tema 16. Inversores I. de Número de Niveles Tema 16. Inversores I. 4 de 5

18 OTROS INVERSORES. Inversores Mulinivel,5, rmónicos,5,,15,1, rmónicos, 5, 7 y 9 en inversores de diferenes niveles de ensión Niveles Niveles 4 Niveles 5 Niveles 6 Niveles 7 Niveles / Tensiones de salida en inversores mulinivel Tema 16. Inversores I. 5 de 5

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