ELECTRONICA DE POTENCIA

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA NO CONTROLADO

INTEGRANTES :

Enrique Ferrin Verónica Almache Jesica Toapanta Ricardo Eugenio Erick Mora

Nivel: 5 “A”

Ingeniería Electromecánica

OBJETIVO

Aplicaciones de Rectificadores no controlados de alta potencia: 12 pulsos

MARCO TEORICO

En aplicaciones industriales es habitual tener acometidas eléctricas trifásicas. En estas circunstancias es ventajoso realizar conversiones AC/DC mediante rectificadores trifásicos: Consumen potencia instantánea constante (Ver Lección 1). Presentan un rizado mucho menor. Son capaces de manejar más potencia. El convertidor básico en estas circunstancias es el rectificador trifásico no controlado de seis pulsos. Su topología es la siguiente.

Introducción

En primer lugar estudiaremos el funcionamiento con una carga de corriente constante. En este caso es una situación mucho más cercana a la realidad: Los rectificadores

trifásicos se emplean en aplicaciones de más potencia donde el MCC es mucho más habitual. Tras este análisis estudiaremos el caso de corriente MCC pero no constante.

La última parte de la lección esta dedicada a estudiar topologías adecuadas para mayores potencias: el rectificador de 12 pulsos.

Rectificadores trifásicos de diodos con carga de corriente constante

Análisis con una red ideal: Ls=0 Análisis conLs=0. Análisis en MCC con L finita Análisis con tensión DC constante: vO(t)=VO Rectificadores reales practices

Análisis con una red ideal:Ls=0

Una primera aproximación en el análisis es suponer que la red es un generador independiente de tensión.

Podemos representar el rectificador de una manera ligeramente diferente: El rectificador consiste en dos grupos de diodos. Sin inductancia de línea es fácil ver que en cada grupo conduce el diodo con mayor tensión

ánodo-cátodo. En el grupo inferior conducirá el diodo cuyo cátodo esté a menor potencial. En el grupo superior conducirá el diodo cuyo cátodo esté a mayor potencial

Ls=0. Formas de onda. A continuación se estudiará el funcionamiento de el rectificador trifásico

Ls=0. Formas de onda: π 6<α≤ π/2

Ls=0. Formas de onda: 2<α≤ 5π/6

Ls=0. Formas de onda: 5π 6 <α≤ 7π/6

Ls=0. Formas de onda: 7π / 6 <α≤ 3π /2

Ls=0. Rectificador de 6 pulsos.

Rectificadores multipulso

Las estructuras de rectificadores multipulso son habituales en aplicaciones:

De alta potencia. Donde se requieran altas calidades en la corriente de red. Ambos casos.

-Esencialmente son asociaciones serie de rectificadores trifásicos nocontrolados.

-Esa asociación se hace de manera que el rizado de los convertidores quedeintercalado.

-El rectificador de 12 pulsos está compuesto de dos rectificadores intercalados.

-Este intercalado, tiene repercusión en la calidad de la señal DC pero también, enla calidad de las corrientes AC.

Desfase devO.

En general si queremos construir un rectificador de6·n pulsos necesitaremos desfasar los rectificadores π /3 1 /n.

Para desfasar los pulsos podemos desfasar las señales trifásicas de entrada. En concreto, para conseguir el rectificador de doce pulsos, son necesarias dos

señales trifásicas que cumplan: -Su tensión de linea sea idéntica (VOi=VO/n - Sus tensiones de linea vayan desfasadas (π /3)* (1/ 2)= (π/ 6).

Desfase de las señales trifásicas

Existen estructuras de transformadores para conseguir un desfase arbitrario (Estructuras en zig-zag).

Estudiaremos el caso de 12 pulsos:n=2. Para ello necesitaremos que los dos rectificadores funcionen con un desfase de

30°. Partiremos de un ejemplo concreto y veremos los casos generales después

Análisis rectificador de 12 pulso

El lado DC consistirá en 12 pulsos como los representados previamente.

Esto mejora su calidad (primer armónico a12w) y su rango de potencia.

¿Qué ocurre en el lado AC?.

Estrategia:

Calcular ia1 = i’a1 Para ello utilizaremos va’n’

Calcular ia2 = 1/√3 (i’’a 2−i’’b2). Utilizaremos va’’n’’ y vb’’n’’

Estudiaremos la corriente total: ia = ia1- ia2

Cálculo deia1=i’a1 utilizando va’n’

La tensión va’n’ (y el resto del sistema) es igual avan.

La corriente ia1 es igual a i’a1.

Cálculo deia2 =1/√3 (i’’a2 − i’’b2) mediante va’’n’’ y vb’’n’’.

Cálculo de ia = ia1 + ia2. Sumando ambas corriente, obtenemos la corriente que consume el

rectificador de la red eléctrica. Incluso en el caso iO = IO, la corriente total tiene una forma

sinusoidal.

THD

La señal ia va en fase con va: DPF=1. Su contenido armónico es mucho menor que el de un rectificador

estándar.

Curvas reales convertidor de 12 pulsos

Curvas reales convertidor de 12 pulsos

Estructuras de 12 pulsos prácticas.

En términos de calidad el convertidor estudiado es válido. Sin embargo, el mecanismo para generar el desfase es redundante. Es posible conseguir el mismo resultado usando un único devanado

primario: El análisis es un poco más complicado.

Estructuras de más de 12 pulsos

Es posible utilizar el mismo principio para construir estructuras de 24,32, 48, ... Para generarlas es necesario desfasar el sistema trifásico en ángulos diferentes a

30 (∆Y). Los desfases de otros ángulos se pueden generar con transformadores zig-zag. Pueden consultarse en la bibliografía avanzada.

Resumen y conclusiones

Los rectificadores trifásicos son sistemas tremendamente habituales. Son baratos, robustos, efectivos. Su mayor problema: producen mucha distorsión de linea. Se han estudiado su comportamiento en modo MCC, por ser el más habitual. Se han estudiado las formas de onda básicas y los parámetros más importantes:

Vdo,Vd, THD, PF, etc. Las formas de onda en MCD son fácilmente deducibles, pero el análisis es muy

complicado. Recurriremos a la simulación. Los rectificadores multipulso son una asociación serie inteligente de rectificadores

trifásicos. Tienen dos ventajas: Amplían el rango de potencias del rectificadores. Mejoran la calidad de las formas de onda, tanto DC como AC. Su construcción es sencilla, aunque incrementa costes.

Bibliografia

Ned Mohan, Tore M. Undeland, and William P. Robbins. Power Electronics. Third Edition., chapter 5, pages 379–102.

Willey, 2003.

Sección de capítulo dedicada a la descripción de los rectificadores trifásicos no controlados. Cubre los contenidos de clase excepto los relativos a los convertidores multipulso. Se recomienda su lectura.

Jesús Ureña Ureña, Miguel Ángel Sotelo Vázquez, Fco. Javier Rodríguez Sánchez, Rafael Barea Navarro, Mariano Domínguez Herranz, Emilio J. Bueno Peña, and Pedro A. Revenga de Toro. Electrónica de Potencia, chapter 5, pages 5.19–5.29.

Servicio de Publicaciones UAH, 1999.

Parte de capitulo del texto fundamental de la asignatura dedicado a realizar una introducción de los convertdidores ACDC y a describir los rectificadores trifásicos no controlados. Cubre los contenidos de clase excepto la rectificación multipulso, siguiendo la didáctica del libro de Mohan. Escrito en español.