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Convertidores en Corriente Continua, Resúmenes de Electrónica Analógica

Resumen de los Convertidores de Corriente Continua

Tipo: Resúmenes

2018/2019

Subido el 01/05/2023

felix-92
felix-92 🇪🇸

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CONVERTIDORES CC/CA
1. INTRODUCCIÓN
Los convertidores de potencia CC/CA, normalmente denominados inversores, se
encargan por conmutación del voltaje DC de generar una tensión AC de salida cuya
magnitud, frecuencia y fase pueden ser controladas.
2. CONSIDERACIONES CON RESPECTO AL FLUJO DE ENERGÍA
Según el tipo de carga a la que el inversor proporcione energía en forma de CA, la
corriente de salida puede encontrase retrasada o adelantada con respecto a la
tensión. Esto impone que el inversor es capaz de trabajar en los cuatro cuadrantes
v-i. Así, un inversor conmutado permite el flujo de potencia reversible, es decir,
puede funcionar como inversor o como rectificador.
Las capacidades de los inversores de funcionar en los cuatro cuadrantes permiten
lograr un flujo bidireccional de energía. Cuando la energía fluye de DC a AC el
convertidor trabaja como inversor, mientras que cuando ocurre al contrario se
llama rectificador. Esta característica resulta interesante para motores en
inducción que permite el frenado regenerativo.
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CONVERTIDORES CC/CA

1. INTRODUCCIÓN

Los convertidores de potencia CC/CA, normalmente denominados inversores, se encargan por conmutación del voltaje DC de generar una tensión AC de salida cuya magnitud, frecuencia y fase pueden ser controladas.

  1. CONSIDERACIONES CON RESPECTO AL FLUJO DE ENERGÍA Según el tipo de carga a la que el inversor proporcione energía en forma de CA, la corriente de salida puede encontrase retrasada o adelantada con respecto a la tensión. Esto impone que el inversor es capaz de trabajar en los cuatro cuadrantes v-i. Así, un inversor conmutado permite el flujo de potencia reversible, es decir, puede funcionar como inversor o como rectificador. Las capacidades de los inversores de funcionar en los cuatro cuadrantes permiten lograr un flujo bidireccional de energía. Cuando la energía fluye de DC a AC el convertidor trabaja como inversor, mientras que cuando ocurre al contrario se llama rectificador. Esta característica resulta interesante para motores en inducción que permite el frenado regenerativo.

3. PARÁMETROS BÁSICOS DE UN INVERSOR

En los inversores buscamos obtener una señal de salida lo más parecida a una senoide, pero al haber armónicos no es perfecta. Los parámetros más importantes son los que miden cuánto se desvía la forma de onda. Con estos parámetros medimos la calidad de un inversor.  Distorsión del armónico de orden n: Indica lo que contribuye cada armónico en la distorsión de la señal de salida.  Distorsión armónica total (THD): Similitud entre la forma de onda y su componente fundamental.  Factor de distorsión del armónico de orden n (DFn): Permite estimar cual será la eficacia del filtrado para cada armónico.  Factor de distorsión (DF): Indica el grado de aproximación de la señal a una onda senoidal después de pasar por un filtro de segundo orden.

  1. APLICACIÓN DE LOS INVERSORES Podemos distinguir las siguientes aplicaciones: 1) Acciones de motores de alterna a. Control de velocidad b. Variación de velocidad c. Control de posición y velocidad 2) Sistemas de alimentación ininterrumpidas (SAIs) 3) Cambiadores de frecuencia 4) Alimentación de cargas alternas a partir de fuentes de energía alternativas que producen corriente continua 5) Fuente de alimentación móviles 4.1 REGULACIÓN DE VELOCIDAD En aplicaciones donde necesitamos regular la velocidad para motores de CA, alimentados mediante inversores, lo que interesa es la posibilidad de variar la frecuencia un alto margen. Cuando actúa el frenado del motor CA, la energía cinética y la carga se convierte en energía eléctrica, actuando así como generador.

-Los SAI off-line donde la fuente primaria de entrada es quien proporciona la potencia a la carga. Por si falla la red en esta aplicación disponemos de baterías e inversores que aseguran la alimentación.

  1. CLASIFICACIÓN DE LOS INVERSORES En función de la necesidad o no de conexión a fuente CA, así tenemos:  Inversores controlados o guiados: Convertidores CA/CC trabajando como inversor.  Convertidores controlados por ángulos de fase  Solo permiten controlar la magnitud de la tensión de salida, no de su frecuencia  Necesitan una fuente de CA  Inversores autónomos, conmutados o autoguiados:  No requieren fuente AC  Podemos controlar la tensión de salida en amplitud, frecuencia y fase

 Los polos de potencia necesitan ser forzados al bloqueo  Pueden funcionar como inversor o rectificador

  1. CLASIFICACIÓN DE LOS INVERSORES CONMUTADOS Podemos clasificarlos según diferentes puntos de vista: 1. Atendiendo a la fuente continua de entrada al convertidor  Inversores en fuente de tensión: Tensión de entrada es constante  Inversores en fuente de corriente: Corriente de entrada es constante  Inversores con DC link variables 2. Número de niveles en la salida  Inversores de dos niveles  Inversores multinivel 3. En función de la topología de la etapa de potencia  En semipuente  En puente  Push-Pull 4. En función de las salidas generadas  Monofásicos  Trifásicos 5. En función de la técnica de control empleada  Control por pulso único por semiciclo: Control por modulación PWM  Control por pulso múltiple por semiciclo La modulación PWM basada en portadora determina el estado de los polos de potencia de la rama inversora por comparación de los valores instantáneos de dos señales.  Portadora: Señal triangular cuya frecuencia establece la frecuencia de conmutación de los polos de potencia y de amplitud constante  Moduladora: Esta señal establece la amplitud, frecuencia y fase del armónico fundamental generado por el inversor Índice de modulación de frecuencia mf = k = fr ecuencia portadora ( f ) frecuencia moduladora ( f (^) s ) Índice de modulación de amplitud ma = x = amplitud moduladora amplitud portadora

12. FILTRADO DE LA TENSIÓN DE SALIDA

El objetivo del filtrado es ofrecer a la carga únicamente el primer armónico. Esto nos interesa ya que los armónicos se traducen en pérdidas y por tanto en un rendimiento bajo y un calentamiento extra. El contenido armónico lo podemos controlar mediante la modulación del estado de los polos de potencia. Para reducir la distorsión armónica se dispone de un filtro a la salida de topología inversora. Se llama ganancia de filtro a la relación entre la tensión de salida y la entrada para una determinada frecuencia. Las que tienen en la rama serie una sola bobina tienen el inconveniente de que se pierde tensión en ella, y los de la rama en paralelo tienen el inconveniente de que se deriva por él una parte de la intensidad de la frecuencia fundamental. Ambos inconvenientes se pueden eliminar utilizando ramas resonantes sincronizadas con la frecuencia fundamental de forma que ha dicha frecuencia:  Ecuaciones  Ganancia de filtro  Pulsación de acodado del filtro  Para pulsaciones inferiores a wc la ganancia de filtro es G=1 para w>> wc la ganancia tiende a 0.  Factor de amortiguamiento

  1. SOFTWARE PARA EL DISEÑO DE INVERSORES Estos son algunas de las aplicaciones para diseñar inversores:  SemiSel Applications de SemikronMelcosim de Mitsubishi ElectricIPOSIM de InfineonInteractive Power Electronics Seminar