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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

CAPITULO ICIRCUITOS BASICOS CON DIODOS Y SCR

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

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

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

Curvas de tensión y corriente

Si t=0→Vc=0, t=∞→Vc=E

SCR en OFF

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.

Circuito RL en serie con un SCR

LR L L

diE V V i R Ldt

En t>0, SCR en ON

Li

LE

LRi

dtdi

LL

tLR

L eREi 1

tLR

L EeV

De la ecuacion

Tenemos

LL

diV Ldt

Si t=0→i L=0, t=∞→iL=E/R

tLR

L eREi 1 t

LR

L EeV

Conclusión

En este circuito la corriente en el SCR no se anula jamás, por tanto es necesario circuitos auxiliares (Conmutación forzada).

Circuito RL con diodo de circulaciónSegunda etapa y con condiciones iniales

EvvREi RLD )0(;0)0(;)0(

00 RLAKRL vvvvv

Di

Segunda etapa con Drl en ON

0 Ridt

diL DD

tLR

OD eIti

)(

tLR

OL Iv

Re

De la ecuacion

Tenemos

DL

div Ldt

Curvas de corriente y voltaje

Ioit D 0

0 Dit

Si t=0→VL=-IoR, t=∞→VL=0

Conclusión Cuando se abre el SCR, el voltaje en la

inductancia cambia de polaridad

Circuito RL con diodo de rueda libre y recuperación

Ecuaciones

permanenteregimenREIiONSCR o )1

LE

LRi

dtdi

DD 1

graficamoseREI

REi

tLR

D

.1

01

0)2 1 EvvOFFSCR RL

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

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

Carga de un capacitor a corriente constante

IiONenDvOFFSSi RLC .,0)1

OFFenDESCIiiONSSi RL ,,)2 1

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:

Voltaje del capacitor

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).

CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDENONenStEn ,,0

oresolvienddtUcdLCUcE 2

2

LUUcE 2

2

dtUcdC

dtdi

dtdUcCic c

Solución de la ecuación de 2do orden

tsenwCLItwVcoEEtVc oLOo cos)()(

twCLItsenwVcoEti

CL

oLOoL cos)()(

Ejemplo Condiciones iniciales: Vco=0, ILO=0 y E≠0

tsenwCLItwVcoEEtVc oLOo cos)()(

twEEtVc ocos)(

tEsenwtiCL

oL )(

twCLItsenwVcoEti

CL

oLOoL cos)()(

Cuando la corriente del circuito se anula en , el tiristor se bloque a partir de ese momento el capacitor permanece cargado con tensión 2E

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)(

Curvas de corriente y voltaje

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.

Corriente máxima en el inductor

2

20

21

2

21

LMAXL

C

LIEt

CUEtot

LCUoIentonces

EEcomo

LMAX

LC

Ejercicio1 Los SCR son disparados alternadamente con Vc(t)=0,

i(t)=0 y E≠0, graficar vc(t) e iL(t) hasta 4¶

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