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ELECTRONICA DE POTENCIA II (ELT 3712)
HORARIO:MARTES Y JUEVES 14.30-16:00 PONDERACION 3 EX.PARCIALES 35% EX.FINAL 35% LABORATORIO y proyecto 20% AUX y trabajos 10% BIBLIOGRAFIA ELECTRONICA DE POTENCIA CIRCUITOS, DISPOSITIVOS Y
APLICACIONES , RASHID, Tercera edicion ELECTRONICA DE POTENCIA, J.L.ANTUNES ALMEIDA POWER ELECTRONICS, NED MOHAM Fundamentals of Power Electronics (Erikson) POWER ELECTRONICS, WILLIAMS Switching Power Supply Design, Pressman INTRODUCION A LOS CONVERTIDORES CC-CA, Denizar Cruz POWER ELECTRONICS, DEWAN TEXTO DE LA MATERIA
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CAPITULO ICIRCUITOS BASICOS CON DIODOS Y SCR
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Introducción Los convertidores estáticos son un
conjunto de circuitos RLC, asociados a un conjunto de interruptores (diodo, BJTs, SCR, etc.), que abren y cierran en momentos determinados.
En Electrónica de Potencia es de suma importancia el estudio preliminar de los circuitos de primer orden y segundo asociados con interruptores estáticos
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CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN Circuito RC en serie con un SCR
RCAK VVVE
como tenemos:CC C
dVE Vc i R i C
dt
Ci 0
SCR EN ON
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RCE
RCV
dtdV cc
RCt
c eEV 1
RCt
c eREi
Tenemos
De la ecuacion
.t t t t
RC RC RC RCC C
E EV e e dt V e e RC CteRC RC
Si t=0, Vc=0→Cte=-E
.t
RCCV E Cte e
CC
dVi Cdt
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Curvas de tensión y corriente
Si t=0→Vc=0, t=∞→Vc=E
SCR en OFF
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Conclusión Hay dos formas de apagar el SCR Disminuir la corriente por debajo de
Ih(corriente de mantenimiento) Invertir la tensión de alimentación
(conmutación forzada) En este tipo de circuito no es posible
alterar instantáneamente el nivel de tensión en los bornes del capacitor, en aproximadamente 3T el SCR se bloquea.
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Circuito RL en serie con un SCR
LR L L
diE V V i R Ldt
En t>0, SCR en ON
Li
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LE
LRi
dtdi
LL
tLR
L eREi 1
tLR
L EeV
De la ecuacion
Tenemos
LL
diV Ldt
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Si t=0→i L=0, t=∞→iL=E/R
tLR
L eREi 1 t
LR
L EeV
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Conclusión
En este circuito la corriente en el SCR no se anula jamás, por tanto es necesario circuitos auxiliares (Conmutación forzada).
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Circuito RL con diodo de circulaciónSegunda etapa y con condiciones iniales
EvvREi RLD )0(;0)0(;)0(
00 RLAKRL vvvvv
Di
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Segunda etapa con Drl en ON
0 Ridt
diL DD
tLR
OD eIti
)(
tLR
OL Iv
Re
De la ecuacion
Tenemos
DL
div Ldt
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Curvas de corriente y voltaje
Ioit D 0
0 Dit
Si t=0→VL=-IoR, t=∞→VL=0
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Conclusión Cuando se abre el SCR, el voltaje en la
inductancia cambia de polaridad
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Circuito RL con diodo de rueda libre y recuperación
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Ecuaciones
permanenteregimenREIiONSCR o )1
LE
LRi
dtdi
DD 1
graficamoseREI
REi
tLR
D
.1
01
0)2 1 EvvOFFSCR RL
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Corriente de la segunda etapa
IoiotSi D
01 DittSi
En t1 toda la energía almacenada en la inductancia es transferida a la batería E1
1 10 .
RtL
DE Ei I eR R
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Calculo de t1
01 DittSi
1)(0 11t
LR
o eREI
RE
1
11 ln
EERI
RLt o
Realizar el análisis para carga puramente inductiva
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Carga de un capacitor a corriente constante
IiONenDvOFFSSi RLC .,0)1
OFFenDESCIiiONSSi RL ,,)2 1
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Análisis de ecuacionesdUc IcIc C Uc t Ctedt C
tCIUct
CIcUc
ONDEUcSi RL
EvttSi cf
IECt f
La corriente I vuelve a circular por eldiodo y el capacitor se encuentracargado a Uc=E
El tiempo de carga del capacitor:
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Voltaje del capacitor
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Circuito de recuperación con transformador S ON Se acumula energía en LP D en OFF S OFF Se transfiere energía de LP a LS D
en ON (transfiere energía a E).
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CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDENONenStEn ,,0
oresolvienddtUcdLCUcE 2
2
LUUcE 2
2
dtUcdC
dtdi
dtdUcCic c
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Solución de la ecuación de 2do orden
tsenwCLItwVcoEEtVc oLOo cos)()(
twCLItsenwVcoEti
CL
oLOoL cos)()(
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Ejemplo Condiciones iniciales: Vco=0, ILO=0 y E≠0
tsenwCLItwVcoEEtVc oLOo cos)()(
twEEtVc ocos)(
tEsenwtiCL
oL )(
twCLItsenwVcoEti
CL
oLOoL cos)()(
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Cuando la corriente del circuito se anula en , el tiristor se bloque a partir de ese momento el capacitor permanece cargado con tensión 2E
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Inversión de la polaridad en un capacitor La inversión de la polaridad en un capacitor (situación muy
encontrada en aplicaciones de conversores de CC-CC, en conmutación forzada), se puede analizar como un caso particular, donde las condiciones iniciales son:
E=0, ILO=0 y Vco = -Vo
twVotVc ocos)(
tVosenwtiCL
o)(
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Curvas de corriente y voltaje
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Conclusión La polaridad del capacitor se invierte
durante el medio periodo de operación, La energía almacenada en el capacitor es transferida al inductor y en seguida devuelta al capacitor. Esto permite determinar la corriente máxima que circula por el inductor.
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Corriente máxima en el inductor
2
20
21
2
21
LMAXL
C
LIEt
CUEtot
LCUoIentonces
EEcomo
LMAX
LC
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Ejercicio1 Los SCR son disparados alternadamente con Vc(t)=0,
i(t)=0 y E≠0, graficar vc(t) e iL(t) hasta 4¶
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Ejercicio2 Hallar las expresiones de corriente de la
inductancia y voltaje del capacitor
( ) ( )L cE v t v t
( ) ( )L Ci t i t I
( )C CLL
d i I didiv L L Ldt dt dt
2
2C C
C Ldv d vi C v LCdt dt