INSTITUTO TECNOLOGICO DE APIZACO.

Variador BidireccionalIngeniera: Mecatronica Semestre: SEXTONombre de la materia: Electrnica de potencia .Nombre del alumno: Marcos Hernndez Montiel Mariano Vzquez Rodrguez Michel Fernando Garca Hernndez

Nombre del profesor: Dr. Rafael Ordoez Fecha: 27/05/2015

Convertidor BidireccionalConsidrese un circuito alimentado por una fuente de corriente alterna. Si entre la fuente de alimentacin y la carga se conecta un interruptor implementado como un tiristor, el flujo de potencia transmitido a la carga puede controlarse variando el valor eficaz de la tensin aplicada a la misma. Un circuito de potencia de tales caractersticas recibe el nombre de convertidor de tensin alterna.Las tcnicas que permiten controlar la potencia transferida a la carga: Control on-off o de encendido-apagado. Control de fase.En el control on-off, los tiristores conectan la carga a la fuente de alimentacin durante unos ciclos para luego volverla a desconectar durante otros pocos de ciclos. En el control de fase, sin embargo, los tiristores conectan y desconectan fuente y carga durante una parte o porcin del ciclo de la tensin de entrada.Los convertidores de tensin alterna se dividen en dos grupos: controladores monofsicos y trifsicos. A su vez, cada uno de ellos se subdividen en unidireccionales o control de media onda, y bidireccionales o control de onda completa. Adems, dentro de los trifsicos se distinguen varias configuraciones dependiendo de cmo se encuentren conectados los tiristores. La naturaleza alterna de la tensin de entrada, que hace que la corriente que atraviesa los tiristores se haga cero en determinados momentos, permite a stos conmutar de forma natural, sin necesidad de ningn circuito de apagado adiccional. Por ello, se emplean generalmente en tales aplicaciones tiristores controlados por fase en lugar de tiristores de conmutacin rpida, que son ms caros y adems conmutan de forma forzada para aumentar la rapidez.En aplicaciones donde no se superan los 400 Hz se emplean los TRIAC, cuando sean capaces de soportar las tensin e intensidad requerida en la tarea.

Variador Monofsico BidireccionalLos controladores bidireccionales o de onda completa, al contrario de los unidireccionales o de media onda, permiten controlar el flujo de potencia tanto en el semiciclo positivo de la tensin de entrada como en el negativo. La figura muestra un controlador monofsico de onda completa. Durante el semiciclo positivo de la fuente de alimentacin, el flujo de potencia se controla variando el ngulo de disparo del tiristor T1, en tanto que el ngulo de disparo del tiristor T2 es el encargado de regular el flujo de potencia durante el semiciclo negativo.

FuncionamientoEl desfase entre el disparo de un tiristor y otro es de t=180, esto es, si T1 se dispara en un ngulo elctrico t=1 comprendido entre t=0 y t= , el del tiristor T2 se producir en t=1 + . La figura 8.3-b muestra las formas de onda de las tensiones de entrada y de salida, as como las seales de disparo de los tiristores. Se suponen que los tiristores empleados son controlados por fase, esto es, se apagan de forma natural al pasar por cero la tensin de alimentacin para hacerse negativa. Las formas de onda de la tensin de entrada, tensin e intensidad de salida y los impulsos de corriente aplicados en los terminales de puerta de los tiristores T1 y T2 se muestran en la figura b. Como la tensin y la intensidad de salida son senoidales y estn presentes en un nmero entero de ciclos, sus valores medios valen cero, lo que reduce el nmero de armnicos generados.

Si la tensin de alimentacin vs vale vs = 2 Vs sin(t) y = 1=2 , el valor eficaz de la tensin de salida viene dado por la siguiente expresin:

As, variando de 0 a , Vrms,0 oscila entre Vs y cero. Los tiristores del convertidor representado en la figura deben tener circuitos de disparo independientes. Si se conectan T1 y T2 de forma que posean el ctodo en comn, nicamente se requerir un circuito para disparar a ambos tiristores. Para ello, se emplean dos diodos de potencia, como muestra la figura 5.4, donde el tiristor T1 y el diodo D1 conducen durante el semiciclo positivo de vs, en tanto que T2 y D2 lo harn en el semiciclo negativo. Sin embargo, al aumentar el nmero de semiconductores que conducen al mismo tiempo, aumentan las prdidas y disminuye la eficiencia del circuito.

Otra manera de implementar un convertidor monofsico bidireccional se emplea un tiristor y cuatro diodos. Los diodos actan como rectificador, y el tiristor ejerce el papel de interruptor bidireccional.Al dispararse el tiristor en un ngulo elctrico comprendido entre cero y , siendo por tanto vs positiva, conducirn los semiconductores D1-T1-D2. En t= , la tensin de alimentacin comienza su semiciclo negativo, causando el apagado del tiristor al quedar sometido a una tensin menor que cero. As, en el intervalo t + tanto la tensin como la intensidad de salida son nulas, esto es, alimentacin y carga se encuentran desconectadas. En t= + provoca de nuevo el disparo del tiristor T1 mediante la aplicacin de un impulso de corriente de puerta, entrando en conduccin los semiconductores D3-T1-D4. As, cada ciclo de la tensin de alimentacin, el tiristor T1 se dispara dos veces. Adems, al considerarse la carga resistiva pura, el tiristor se apaga de forma natural en cada semiciclo de vs.

Otro de los inconvenientes de este montaje reside en la reduccin de la eficiencia del convertidor, ya que son tres los semicondutores de potencia los que conducen de forma simultnea. El conjunto de los diodos y el tiristor se comercializan en un nico dispositivo, con relativas bajas prdidas en conduccin.Controlador monofsico bidireccional con carga inductiva puraDebido a la inductancia del convertidor, la corriente que circula por T1 no se anular al entrar vs en su semiciclo negativo en t=. Al contrario, el tiristor sigue conduciendo hasta que la intensidad i1 se hace cero en t=1, esto es, cuando la tensin media a travs de la bobina vale cero. Existe, por tanto, un desfase entre la tensin e intensidad. El ngulo de conduccin 1=1 - del tiristor T1 depende del ngulo a de disparo del tiristor, as como de la propia inductancia de la carga, esto es, de su factor de potencia.

La figura muestra, para un convertidor monofsico con =2/3 , las formas de onda de la tensin e intensidad en la carga, as como la corriente que atraviesa cada uno de los tiristores y sus seales de excitacin.

En este modo de funcionamiento con