Tema 4 Convertidores de potencia Índice

E.T.S. de Ingenieros Industriales
Electrónica Industrial, 4º curso
Tema 4
Convertidores de potencia
Sebastián López
Roberto Sarmiento
4º - Ingeniero Industrial
UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
Industriales
Índice
4.1. Convertidores CA/CC
4.1.1. Rectificadores de media onda controlados y no
controlados
4.1.2. Rectificadores de onda completa controlados y no
controlados
4.1.3. Filtrado y estabilización: construcción de una fuente lineal
de alimentación
4.2. Convertidores CC/CC
4.2.1. Convertidores reductores
4.2.2. Convertidores elevadores
4.2.3. Convertidores elevadores/reductores
4.2.4. Fuentes de alimentación conmutadas
4.3. Convertidores CC/CA
4.4. Convertidores CA/CA
ULPGC
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4.1. Convertidores CA/CC
• Rectificadores
– El rectificador convierte las tensiones CA a tensiones CC
– Sus aplicaciones más frecuentes son:
• Carga de baterías
• Control de motores de CC (control de la velocidad y del par)
• Alimentación de diversos aparatos, como ordenadores etc.
– El rectificador básico contiene:
• Fuente CA
• Conmutador
• Carga ( inductiva, resistiva o capacitiva)
Equivalente
Thevenin
ULPGC
Switch
Supply:
Voltage source
and Reactance
Load
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4.1.1. Rectificadores de media onda no controlados
• El rectificador más sencillo es el de media onda no
controlado
• Se utilizan diodos de potencia
Vm
Vd
-Vm 0
Vs=Vmsen(wt)
60
120
180
240
300
360
420
480
540
60
120
180
240
300
360
420
480
540
Vo
Vm
0
ULPGC
0
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4.1.1. Rectificadores de media onda controlados
Thyristor
• El rectificador de media onda
controlado con tiristores
• Otros dispositivos también usuales
Vac
para conmutar son: GTO, IGBT y
MOSFET
• En este caso, el tiristor se dispara
con un pulso cuadrado corto
V
durante el ciclo positivo
V
120
120
100
dc ( ω t )
80
dcc ( ω t )
60
40
20
Tensión CC con
control de puerta
0
0
0
60
120
180
240
Tensión CC sin
control de puerta
120
300
360
420
480
ωt
deg
0
540
540
120
100
V dc ( ω t) 80
60
V g ( ω t)
40
Pulso para el
control de la puerta
20
0
0
0
60
120
180
240
ULPGC
300
360
420
480
ωt
deg
0
540
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4.1.2. Rectificadores de onda completa
• El circuito más
frecuentemente usado es
el puente monofásico
• El circuito se compone de
cuatro dispositivos activos
y proporciona una
rectificación de onda
completa
Switch 1
AC
Switch 3
DC
Load
Switch 4
Switch 2
120
120
80
V ac ( ω t)
0
DC
40
0
V dc ( ω t) 40
AC
80
− 120 120
0
60
0
ULPGC
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120
180
ωt
240
300
360
360
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4.1.2. Rectificadores de onda completa
• El circuito más frecuentemente
usado es el puente monofásico
Th 1
Th 3
Vac
VDC
Th 4
RLoad
Th 2
• En el ciclo positivo Th1 y Th2
conducen
120
120
V dc ( ω t)
40
V dcc ( ω t )
V g ( ω t)
Th 1
I
80
Th 3
Vac
0
VDC
RLoad
40
80
− 120 120
0
60
120
180
240
300
360
420
480
Th 4
540
ωt
0
Th 2
540
deg
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4.1.2. Rectificadores de onda completa
• El circuito más frecuentemente
usado es el puente monofásico
Th 1
Th 3
Vac
Th 4
Th 2
Th 1
Th 3
VDC
RLoad
VDC
RLoad
• En el ciclo negativo Th3 y Th4
conducen
120
120
I
80
V dc ( ω t)
V dcc ( ω t )
V g ( ω t)
40
Vac
0
40
80
− 120 120
0
60
120
180
240
300
ωt
0
360
420
480
540
540
Th 4
Th 2
deg
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4.1.3. Fuentes de alimentación lineales
• Estructura básica
• Inconvenientes:
• Ventajas:
– Diseño sencillo
– Fácil producción en serie
– Baja emisión de EMIs
ULPGC
– Muy bajo rendimiento (30 a
60%)
– Elevado volumen y peso
– Potencias relativamente bajas
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4.2.4. Fuentes de alimentación conmutadas
• Son necesarias en la mayor parte de los sistemas
electrónicos (digitales y analógicos)
–
–
–
–
–
–
Requerimientos:
Salida regulada
Aislamiento
Múltiple salida
Pequeño volumen y peso
Alto rendimiento
ULPGC
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4.2.4. Fuentes de alimentación conmutadas
• Diagrama de bloques
ULPGC
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4.2.4. Fuentes de alimentación conmutadas
• Diagrama de bloques de la etapa de potencia
• Estructura con aislamiento:
– El transformador se coloca en algún punto donde exista una onda
alterna
– Transformador de alta frecuencia
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4.2.4. Fuentes de alimentación conmutadas
• Diagrama de bloques de la etapa de potencia y del control
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