ELECTRONICA DE POTENCIA II (ELT 3712)

HORARIO:MARTES Y JUEVES 14.30-16:00 PONDERACION 3 EX.PARCIALES 30% 1EX.FINAL 40% LABORATORIO 10% AUX, trabajos y PROYECTO 20% 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

Introduccin Los convertidores estticos son un

conjunto de circuitos RLC, asociados a un conjunto de interruptores (diodo, BJTs, SCR, etc.), que abren y cierran en momentos determinados.

En Electrnica de Potencia es de suma importancia el estudio preliminar de los circuitos de primer orden y segundo asociados con interruptores estticos

CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN Circuito RC en serie con un SCR

RCAK VVVE

: tenemos como dt

dVCiVRiE CCCC

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=0Cte=-E

.t

RCCV E Cte e

CC

dVi Cdt

Curvas de tensin y corriente

Si t=0Vc=0, t=Vc=E

SCR en OFF

Conclusin Hay dos formas de apagar el SCR Disminuir la corriente por debajo de

Ih(corriente de mantenimiento) Invertir la tensin de alimentacin

(conmutacin forzada) En este tipo de circuito no es posible

alterar instantneamente el nivel de tensin 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=0i L=0, t=iL=E/R

tLR

L eREi 1 tL

R

L EeV

Conclusin

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

Circuito RL con diodo de circulacinSegunda 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=0VL=-IoR, t=VL=0

Conclusin Cuando se abre el SCR, el voltaje en la

inductancia cambia de polaridad

Circuito RL con diodo de rueda libre y recuperacin

Ecuaciones

permanenteregimenREIiONSCR o )1

LE

LRi

dtdi

DD 1

graficamoseREI

REi

tLR

D

.101

0)2 1 EvvOFFSCR RL

Corriente de la segunda etapa

IoiotSi D

01 DittSi

En t1 toda la energa almacenada en la inductancia es transferida a la batera E1

1 10 .

RtL

DE Ei I eR R

Calculo de t1

01 DittSi

1)(0 11t

LR

o eREI

RE

1

11 ln E

ERIRLt o

Realizar el anlisis para carga puramente inductiva

Carga de un capacitor a corriente constante

IiONenDvOFFSSi RLC .,0)1

OFFenDESCIiiONSSi RL ,,)2 1

Anlisis 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 recuperacin con transformador S ON Se acumula energa en LP D en OFF S OFF Se transfiere energa de LP a LS D

en ON (transfiere energa a E).

CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDENONenStEn ,,0

oresolvienddtUcdLCUcE 2

2

LUUcE 22

dtUcdC

dtdi

dtdUcCic c

Solucin de la ecuacin de 2do orden

tsenwCLItwVcoEEtVc oLOo cos)()(

twCLItsenwVcoEti

CL

oLOoL cos)()(

Ejemplo Condiciones iniciales: Vco=0, ILO=0 y E0

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 tensin 2E

Inversin de la polaridad en un capacitor La inversin de la polaridad en un capacitor (situacin muy

encontrada en aplicaciones de conversores de CC-CC, en conmutacin 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

Conclusin La polaridad del capacitor se invierte

durante el medio periodo de operacin, La energa almacenada en el capacitor es transferida al inductor y en seguida devuelta al capacitor. Esto permite determinar la corriente mxima que circula por el inductor.

Corriente mxima 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 E0, 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