elettronica di potenza sistemi elettronici di conversione (conversione ac-dc, ac-ac, dc-dc, dc-ac)
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ELETTRONICA DI POTENZA
Sistemi elettronici di conversione (conversione ac-dc, ac-ac, dc-dc,
dc-ac)
Cenni su alcuni componenti raddrizzanti elementari
Diodo, tiristore, contattore statico
DiodoElemento raddrizzatore non controllabile
Tiristore
Elemento raddrizzatore controllabile
Contattore statico
Nel tiristore tradizionale si ha un solo comando destinato ad innescare la conduzione. Nel contattore statico abbiamo un ulteriore comando per l’estinzione della i. Si possono usare particolari tiristori a spegnimento controllato o transistori o più tiristori + circuiti ausiliari .
Elemento raddrizzatore controllabile
Classificazione dei dispositivi
Sono possibili diversi criteri di classificazione: ad es. sulla base delle funzioni svolte (variatori o regolatori di corrente, raddrizzatori,convertitori di corrente, inverter, convertitori di frequenza) oppure sulla base della commutazione (passaggio della conduzione da un elemento raddrizzante ad un altro) distinguendo tra:
• Dispositivi con commutazione (naturale o forzata); la commutazione naturale avviene esclusivamente per i valori assunti da v ed i; quella forzata per l’intervento di un contattore statico.
• Dispositivi senza commutazione
Variatori o regolatori di corrente
Conversione ac-ac
Conversione dc-dc
Raddrizzatori semplici e controllati
Nei raddrizzatori semplici la tensione in uscita non è regolabile e può essere data da:
con k fisso e dipendente dal tipo di raddrizzatore. Nei raddrizzat. controllati
con h variabile con continuità da 0 ad 1 in funzione del segnale di comando.
tVv sin2 11 12 2VkV 10 k
12 2VhkV 10 k
Dominio di lavoro dei raddrizzatori semplici e controllati
La corrente in uscita I2 è unidirezionale con verso imposto dagli elementi raddrizzanti. Se per il bipolo collegato all’uscita del raddrizzat.re si adopera la convenz.ne dell’utilizzatore, il luogo dei possibili valori di V2 ed I2 si trova nel primo quadrante del piano I2, V2 Il flusso della potenza P= V2 I2 è unidirezionale dall’ingresso all’uscita.
Convertitori di corrente
Conversione ac-dc realizzata da particolari raddrizzatori controllati in grado di invertire V2:
Il luogo dei punti I2,V2 appartiene al I ed al IV quadrante. La potenza P può cambiare di segno ed il suo flusso è bidirezion.
12 2VhkV 10 kbha 10 a 10 b
tVv sin2 11
Inverter
Conversione dc-ac. La tensione in uscita è periodica non sinusoidale di valore efficace V2. Sono regolabili la frequenza f e V2 in funzione dei segnali applicati ai canali di comando.
Convertitore di frequenza
Conversione ac-ac. La tensione in uscita è periodica non sinusoidale di valore efficace V2. Sono regolabili la frequenza f e V2 in funzione dei segnali applicati ai canali di comando.
Ponti raddrizzatori (conversione ac-dc)
Raddrizzatori semplici e controllati, convertitori di corrente
Ponte a diodi (ponte di Graetz)
dt
di
L
vR 220
se 22 tancos IteiL
1v
t
12V
0 2
t
2I
tVv sin2 11
Ponte a diodi (ponte di Graetz)
2I
11
0
2
22)()sin(2
1VtdtVV
Ponte a tiristori
2I
LR,
t
t
gcv
3
2
cos22
)()sin(21
112 VtdtVV
Ponte semicontrollato
LR,
2I
t
t
2
2vBAv
)cos1(22
)()sin(21
112 VtdtVV
Variatori di corrente
Variatori di corrente alternata e di corrente continua
Variatore di corrente alternata (carico puramente ohmico)
R i1i
2i
t
t
Variatore di corrente alternata (carico puramente induttivo)
L
1i
2i
t
t
)sin(2 1 tVdt
diL 0
1 )cos(2
ItL
Vi
per t 0i
cos2 1
0 L
VI )cos(cos
2 1 tL
Vi
%
Variatore di corrente alternata (carico puramente induttivo)
Corrente:
si annulla per:
Deve essere:
)cos(cos2 1 tL
Vi
2t
2/
2
Variatore di corrente continua (Chopper)
t
t
t
t
t
2vpT
ct Dt
2V
1V
aa
sa
1i
2I1I
DI 2I
Di12 V
tt
tV
dc
c
21 Itt
tI
dc
c
2211 IVIV
INVERTER
Convertitori di frequenza
1v iv 2v
1f 2f0if
%
%
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