Date post: | 02-Feb-2016 |
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Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-11
TELEC RÓNICA DEPO ENCIA
Rectificadores, Accionamientos para Motores de Corriente Rectificadores, Accionamientos para Motores de Corriente Continua y Controladores de Voltaje AlternoContinua y Controladores de Voltaje Alterno
Cap
ítulo
1
Cap
ítul
o 1
Capí
tulo
1
Capítu
lo 1
Capítulo
1
Capítulo 1
Capítulo 1
Capítulo 1
Capítulo 1Capítulo 1
Rectificadores Rectificadores Monofásicos Monofásicos ControladosControlados
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-22
P
P
N
N
J1
J2
J3
A
G
K
A
G
K
A
G
K
IA
VAK
IA
Ig
VAKIg=0Ig3 Ig1Ig2
Ig3>Ig2>Ig1
VBOO
CONDUCCIÓN DIRECTA
BLOQUEO DIRECTO
BLOQUEO INVERSO
VOLTAJE DE RUPTURA INVERSO
VBO = VOLTAJE DE RUPTURA DIRECTO
SÍMBOLO ESTRUCTURACARACTERÍSTICA
CORRIENTE - VOLTAJE
N N
N
P
P P
K
G
A
T1
T2
PNP
NPN
ANALOGÍA DE LOS DOS TRANSISTORES
A
G
K
IA
IC1
IC2
IA
DISPARO Y PROTECCIÓN DEL SCR
Unidadde
Control
DsRs
L (di/dt)
SCR
CsCircuito deProtección
(dv/dt)
Circuito de Compuerta
RD1
D2
GK
A
Tp
Rectificador Controlado de Silicio (SCR)Rectificador Controlado de Silicio (SCR)
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-33
Rectificadores Monofásicos ControladosRectificadores Monofásicos ControladosCONFIGURACIÓN TIPO DE
OPERACIÓNCARACTERÍSTICAS
RECTIFICADOR CON TRANSFORMADOR Y TOMA
CENTRAL
PUENTE MONOFÁSICO COMPLETO
PUENTE MONOFÁSICO INCOMPLETO
REQUIERE EL USO DE TRANSFORMADOR CON TOMA CENTRAL.
EL VOLTAJE INVERSO APLICADO A LOS SCR's ES EL DOBLE DEL VALOR PICO DE LA SEÑAL DE ALIMENTACIÓN.
PUEDE OPERAR EN DOS (2) CUADRANTES.
UTILIZA SÓLO DOS (2) SCR's.
Vo
Io
Vo
Io
Vo
Io
E > 0
E > 0
E < 0
E < 0
REQUIERE EL USO DE TRANSFORMADOR SÓLO PARA AISLAMIENTO.
EL VOLTAJE INVERSO APLICADO A LOS SCR's ES IGUAL AL VALOR PICO DE LA SEÑAL DE ALIMENTACIÓN.
PUEDE OPERAR EN DOS (2) CUADRANTES.
UTILIZA CUATRO (4) SCR's.
REQUIERE EL USO DE TRANSFORMADOR SÓLO PARA AISLAMIENTO.
EL VOLTAJE INVERSO APLICADO A LOS SCR's ES IGUAL AL VALOR PICO DE LA SEÑAL DE ALIMENTACIÓN.
OPERA SÓLO EN UN (1) CUADRANTE.
UTILIZA DOS (2) SCR's Y TRES (3) DIODOS.
o
o
Q1
Q2
io(t)
i1(t)
i2(t)
iL(t)
vi(t)vo(t)
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
D1 D2
D
io(t)
vo(t)R
L
E+-
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
L
E+-
io(t)
R
L
+-E
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-44
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Puente Monofásico Completo - Modo I de Puente Monofásico Completo - Modo I de Operación de Corriente DiscontinuaOperación de Corriente Discontinua
, , m 0 y
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
( ) ( - ) -cos2
-( - ) cot - ( - ) , cos
O
Z mi t sen t
V
m tsen te
1
0
m
1Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
Q2,Q3Q1,Q4 NONO
ig1,4
ig2,3
t
t
- cotcos ( - ) - ( - ), 0 90
- cot1-
sen senm
e
e
2cos - cos( ) ( - )O
VV m
2 2cos - cos( ) -O ON BASE ON
R
V VI I I I m
Z
( )( ) ( ) 2 ( ) ,
AO AN A
di tV t V t Vsen t L i t R E t
dt
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-55
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Puente Monofásico Completo - Modo III de Puente Monofásico Completo - Modo III de Operación de Corriente DiscontinuaOperación de Corriente Discontinua
, , m 0 y
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
( ) ( - ) -cos2
-( - ) cot - ( - ) , cos
OZ mi t sen t
V
m tsen te
2cos - cos( ) ( - )O
VV m
- cot( - ) - ( - )cos ,
- cot1-
0 90
sen senm
ee
2 1( ) ( ) cos - cos( ) -
2 cos2ON o
ZI i t d t m
V
1
0
m
1Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
Q2,Q3Q1,Q4
ig1,4
ig2,3
t
t
NONO
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-66
Puente Monofásico Completo - Modo V de Puente Monofásico Completo - Modo V de Operación de Corriente ContinuaOperación de Corriente Continua
, == , m 0 y == o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
2 ( - ) -( - ) cot( ) ( - ) - -- cotcos2 1-
OZ m sen ti t sen tV
ee
2 2 22 ( ) cos
2O
VV Vsen td t
1(2cos - )
cosONI m
1/22
2
2 2
4 cos1/ 2 - -
cos cos1
- cot12 tan (cos - cos )
- cot1-
ORN
m m
Iee
1
0
1
Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
m
Q2,Q3Q1,Q4
ig1,4
ig2,3
t
t
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-77
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Puente Monofásico Completo - Modo IV de Puente Monofásico Completo - Modo IV de Operación de Corriente DiscontinuaOperación de Corriente Discontinua
’, , m 0 y
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
Este Modo de Operación es Este Modo de Operación es idéntico al Modo III de idéntico al Modo III de
Operación de Corriente Operación de Corriente Discontinua, excepto Discontinua, excepto
porque ahora m<0; por lo porque ahora m<0; por lo que las ecuaciones son las que las ecuaciones son las
mismas de ese modo de mismas de ese modo de funcionamiento, funcionamiento,
considerando el cambio de considerando el cambio de signo en la fuerza signo en la fuerza
electromotriz de la cargaelectromotriz de la carga
1
0
m
1
Vo(t)
-Vi(t)Vi(t)io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
'
Q2,Q3Q1,Q4
ig1,4
ig2,3
t
t
NONOQ2,Q3
VAK1(t)
tq
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-88
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Puente Monofásico Completo - Modo VI de Puente Monofásico Completo - Modo VI de Operación de Corriente ContinuaOperación de Corriente Continua
’, == , m 0 y ==
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
Este Modo de Operación es Este Modo de Operación es idéntico al Modo V de idéntico al Modo V de
Operación de Corriente Operación de Corriente Continua, excepto porque Continua, excepto porque ahora m<0; por lo que las ahora m<0; por lo que las
ecuaciones son las mismas ecuaciones son las mismas de ese modo de de ese modo de funcionamiento, funcionamiento,
considerando el cambio de considerando el cambio de signo en la fuerza signo en la fuerza
electromotriz de la cargaelectromotriz de la carga0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
-0.5
-1
-1.5
0
1
Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
m
Q2,Q3Q1,Q4
ig1,4
ig2,3
t
t
'
Q2,Q3
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-99
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Puente Monofásico Completo - Puente Monofásico Completo - Diagrama de OperaciónDiagrama de Operación
Ecuaciones del Diagrama de Ecuaciones del Diagrama de OperaciónOperación
0 30 60 90 120 150 180
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
-0.9
-1
RELA
CI Ó
N m
75º
60º
30º
15º
0º
B
C
D
E
FG
H
K
L M
m = sen()
º
N
= 90º
45º
O
I
II
III
IV
V
V
VI
VI
VII
OPERACIÓN DISCONTINUA
OPERACIÓN CONTINUA
X
Y
Z
A
,
-( - ) cotcos ( - ) - ( - ),
-( - ) cot1-
0 90
I II
sen senm
e
e
,
-( - ) cot2 ( - )cos ( - ) ,
- cot 1
0 90
II Vsen e
m sene
,
- cot1- ( - ) cos , 0 90
- cot1-III Vm sen
ee
,
-( ' - ) cot2 ( - )-cos ( '- ) - ,
- cot -1
0 90
VII VI
senm sen
ee
, ,III V IV VIm m
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-1010
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Puente Monofásico Puente Monofásico CompletoCompleto
Puente Monofásico Completo- Puente Monofásico Completo- mm en función de en función de concon como parámetro como parámetro parapara = 30º
0 30 60 90 120 150 180 210
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
-0,6
-0,7
-0,8
-0,9
-1
RELA
CIÓ
N m
º
= 0º
III
= 15º
I
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
IVIVIVIVIVIVIVIVIV
IV
VII
VII
VII
VII
= 30º
= 45º
= 60º
= 75º
= 90º
= 105º= 120º
= 180º = 165º = 1
50º
= 135º
I
I
II
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-1111
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Puente Monofásico Puente Monofásico CompletoCompleto
Puente Monofásico Completo - Puente Monofásico Completo - mm en función de en función de IIORNORN con con como parámetro como parámetro parapara = 30º en la Operación de Corriente Discontinuaen la Operación de Corriente Discontinua
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
IORN
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-0.6
-0.7
-0.8
-0.9
-1
RELA
CIÓ
N m
= 30º
= 45º
= 60º= 75º
= 90º= 105º
= 120º
I
I
III
III
III
IIIIIIIII
IVIV
IV
IV
IV
= 135º
= 150º
=
165º
=
180º
IV
IV
IV
VIIVIIVII
VII
IIIIII
I
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-1212
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
Q3 Q4
vo(t)
R
E+-
io(t)
L
Corriente de Rizado Normalizada Corriente de Rizado Normalizada en la Cargaen la Carga
Puente Monofásico Completo - Puente Monofásico Completo - IIORINORIN en función de en función de para la Operación de para la Operación de Corriente ContinuaCorriente Continua
0 30 60 90 120 150 1800
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
I OR
IN
º
= 0º
= 15º
= 30º
= 45º
= 60º
= 75º 1/ 22 2
1/ 22
2 2
-
-1 2 1 2- ( -
) --2
1-
ORN ONORINI I I
cot costan cos cos
cot cos
ee
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-1313
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
D1 D2
D
io(t)
vo(t)R
L
E+-
Puente Monofásico Incompleto - Modo I de Puente Monofásico Incompleto - Modo I de Operación de Corriente DiscontinuaOperación de Corriente Discontinua
, , m 0 y = ( + )
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
( ) ( - ) -cos2
-( - ) cot - ( - ) , cos
O
Z mi t sen t
V
m tsen te
- cotcos ( - ) - ( - ), 0 90
- cot1-
sen senm
e
e
2cos - cos( ) ( - )O
VV m
2 2cos - cos( ) -O ON BASE ON
R
V VI I I I m
Z
( )( ) ( ) 2 ( ) ,
AO AN A
di tV t V t Vsen t L i t R E t
dt
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
-0.5
-1
-1.5
0
m
1 Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
Q2,D1Q1,D2 NONO NO
ig1
ig2
t
t
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-1414
Puente Monofásico Incompleto - Modo II de Puente Monofásico Incompleto - Modo II de Operación de Corriente DiscontinuaOperación de Corriente Discontinua
, , m 0 y o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
D1 D2
D
io(t)
vo(t)R
L
E+-
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
-0.5
-1
-1.5
0
m
1Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
D Q2,D1Q1,D2D NONO
ig1
ig2
t
t
( ) ( - ) -cos2
-( - ) cot - ( - ) , cos
O
Z mi t sen t
V
m tsen te
-( - ) cot( ) -cos2
-( - ) cot - ( - ) , cos
OZ mti t senV
m tsen t
e
e
-( ) cot - cot- ( - )cos
- cot1-
0 90
sen senm
e ee
21 cos ( - )O
VV m
1(1 cos - )
cosONI m
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-1515
Puente Monofásico Incompleto - Modo IV de Puente Monofásico Incompleto - Modo IV de Operación de Corriente DiscontinuaOperación de Corriente Discontinua
, , m 0 y o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
D1 D2
D
io(t)
vo(t)R
L
E+-
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
-0.5
-1
-1.5
0
m
1Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
ig1
ig2
t
t
Q2,D1Q1,D2 NONO
( ) ( - ) -cos2
-( - ) cot - ( - ) , cos
OZ mi t sen t
V
m tsen te
2cos - cos( ) ( - )O
VV m
- cot( - ) - ( - )cos ,
- cot1-
0 90
sen senm
ee
2 1( ) ( ) cos - cos( ) -
2 cos2ON o
ZI i t d t m
V
En este modo de funcionamiento el circuito En este modo de funcionamiento el circuito se comporta en forma idéntica al Puente se comporta en forma idéntica al Puente Monofásico Completo en el Modo III de Monofásico Completo en el Modo III de
Operación de Corriente DiscontinuaOperación de Corriente Discontinua
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-1616
Puente Monofásico Incompleto - Modo V de Puente Monofásico Incompleto - Modo V de Operación de Corriente DiscontinuaOperación de Corriente Discontinua
, , m 0 y o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
D1 D2
D
io(t)
vo(t)R
L
E+-
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
-0.5
-1
-1.5
0
m
1 Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
Q2,D1Q1,D2 NONOD D
ig1
ig2
t
t
( ) ( - ) -cos2
-( - ) cot - ( - ) , cos
O
Z mi t sen t
V
m tsen te
-( - ) cot( ) -cos2
-( - ) cot - ( - ) , cos
OZ mti t senV
m tsen t
e
e
-( ) cot - cot- ( - )cos
- cot1-
0 90
sen senm
e ee
21 cos ( - )O
VV m
1(1 cos - )
cosONI m
Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-Electrónica de Potencia Capítulo 1 EP1-1717
Puente Monofásico Incompleto - Modo VI Puente Monofásico Incompleto - Modo VI de Operación de Corriente Continuade Operación de Corriente Continua
o , = , m 0 y =
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
0
0.5
1
-0.5
-1
-1.5
0
m
1Vo(t)
-Vi(t) Vi(t)
io(t), iL(t)
iL(t)
io(t)
t
Q2,D1Q1,D2D D
ig1
ig2
t
t
o
ovi(t)
Q2iL(t) Q1
D1 D2
D
io(t)
vo(t)R
L
E+-
Ecuaciones BásicasEcuaciones Básicas
- cot( ) ( - ) - ( )cos cos2
-( - ) cot - ( - ) , t
OZ m m ti t sen t IV
tsen
e
e
-( - ) cot( ) - ( ) ,cos cos2
t +
OZ m m ti t IV
e
-( - ) cot - cot- - ( - )
( )- cot1-
m msen sen
cos cosI
e e
e
1(1 cos - )
cosONI m
2 22 ( ) (1 cos )
2O
VV Vsen td t