La tarea principal de la electrónica de potencia es procesar y controlar el flujo de energía eléctrica suministrando voltajes y corrientes en una forma óptima para las cargas de los usuarios. Los convertidores electrónicos de potencia modernos están involucrados en un espectro muy amplio de aplicaciones como fuentes de alimentación de modo conmutado, filtros de potencia activa, control de movimiento de máquinas eléctricas, sistemas de conversión de energía renovable, generación de energía distribuida, sistemas de transmisión de CA flexibles y tecnología vehicular, etc. .
Los convertidores de electrónica de potencia se pueden encontrar siempre que sea necesario modificar la forma de energía eléctrica con la electrónica clásica en la que las corrientes eléctricas y el voltaje se utilizan para transportar información, mientras que en la electrónica de potencia transportan energía. Algunos ejemplos de usos de los sistemas electrónicos de potencia son los convertidores CC / CC que se utilizan en muchos dispositivos móviles, como teléfonos móviles o PDA, y los convertidores CA / CC en computadoras y televisores. La electrónica de potencia a gran escala se utiliza para controlar cientos de megavatios de flujo de energía en toda nuestra nación. Algunos de esos convertidores se analizan a continuación.
Convertidor dual
El convertidor dual es una combinación de rectificador e inversor en el que se produce la conversión de CA a CC seguida de CC a CA donde la carga se encuentra en el medio. Un convertidor dual puede ser monofásico o trifásico. Un convertidor dual consta de dos puentes que constan de tiristores en el que uno de propósito rectificador donde la corriente alterna se convierte en corriente continua que se puede dar a la carga. Otro puente de tiristores se utiliza para convertir CC a CA.
Convertidor dual monofásico
El convertidor dual monofásico usa una sola fase como fuente que se le da al convertidor 1 del convertidor dual para rectificación seguida de carga.
Principio de funcionamiento:
Entrada de CA dada al convertidor 1 para rectificación en este proceso El ciclo positivo de entrada se le da al primer conjunto de tiristores polarizados hacia adelante que da una CC rectificada en ciclo positivo, así como también se le da un ciclo negativo al conjunto de tiristores polarizados inversamente que da una CC en Se puede dar a la carga un ciclo negativo que completa la salida rectificada de onda completa. Durante este proceso, el convertidor 2 se bloquea mediante un inductor. Como tiristor, solo comienza a conducir cuando se le da un pulso de corriente a la puerta y a la conducción continua hasta que se detiene el suministro de corriente. La salida del puente de tiristores puede ser la siguiente cuando se aplica a diferentes cargas.
Como un convertidor dual también consiste en la conversión de CC a CA para que funcione, el convertidor dos está bloqueado, las entradas de CC se convierten en conversión de fuente de alimentación de carga a CC.
Disparo de tiristores:
Para que los tiristores conduzcan, se debe dar un pulso de activación a su puerta simultáneamente junto con el voltaje de línea. Se debe agregar un circuito de control de puerta separado a un puente de tiristores de doble convertidor. El circuito de control de puerta debe estar igualmente sincronizado con el voltaje de la fuente, cualquier retraso causa fluctuación cruzada cero y fluctuaciones de frecuencia cero. Para evitar estos circuitos se deben incluir lazos de bloqueo de fase y comparadores.
Aplicaciones del convertidor dual monofásico
- Control de velocidad y control de dirección en motores de corriente continua.
Control de velocidad y control de polaridad del motor de CC mediante convertidor dual monofásico
Se puede utilizar un convertidor dual monofásico para controlar la velocidad y la dirección de rotación en interfaz con el microcontrolador, la combinación de cuatro SCR se coloca a cada lado del motor y el motor está cargado. Estos tiristores se pueden activar a través de un optoacoplador que está conectado a un puerto del microcontrolador.
La rotación del motor se puede inicializar usando un optoacoplador configurando un conjunto de tiristores para disparar que se coloca en un lado y el cambio en la dirección del motor se puede lograr disparando otro conjunto de tiristores. La variación en la velocidad del motor se puede lograr mediante un ángulo de disparo retardado de SCR.
La selección de modo y la selección de velocidad son interruptores interconectados con microcontroladores que utilizan estos interruptores y se puede seleccionar la velocidad y la rotación.
Convertidor CA / CA monofásico de tres patas
La electrónica de potencia es la aplicación de la electrónica para la conversión de potencia. Una subcategoría de conversión de energía es la conversión de CA a CA. Un controlador de voltaje de CA a CA es un convertidor que controla el voltaje, la corriente y la potencia promedio entregada a una carga de CA desde una fuente de CA. Hay dos tipos de controladores de voltaje CA, controlador CA monofásico y trifásico.
Un convertidor CA / CA monofásico es un convertidor que convierte de un voltaje de entrada de CA fijo en un voltaje de salida de CA variable con una frecuencia deseada. Se utilizan en circuitos prácticos como circuitos de atenuación de luz, controles de velocidad de motores de inducción y control de motores de tracción, etc. Hay muchas tecnologías existentes en convertidores AC / AC monofásicos; son monofásicos: dos patas, tres patas y cuatro patas. Los convertidores monofásicos de dos y cuatro patas tienen algunas desventajas como: necesitan una gran cantidad de dispositivos de potencia, circuitos de control grandes, más conmutación y las pérdidas se reducen solo a la mitad para controlar el 50% de la salida. Entonces, para superar estos deméritos presentes en los convertidores usados convencionalmente, un mejor enfoque es el uso de convertidores AC / AC monofásicos tres.
Una sola fase - tres patas consta de 3 patas y 6 interruptores. Una pierna es común tanto para el lado de la rejilla como para el lado de la carga. Una pierna realiza la operación del rectificador y una red realiza la operación del inversor. Y en esto usamos Modulación de ancho de pulso (PWM) técnicas para controlar la salida del convertidor. En la figura siguiente se muestra un convertidor monofásico de tres patas:
Durante el semiciclo positivo de la tensión de alimentación conmuta Qg y Qa en los conductos del rectificador y obtenemos una salida rectificada a través del condensador y para funcionamiento del inversor Además de los interruptores Qg y Qa ’, el interruptor Ql en la rama del lado de la carga también se activa y obtenemos una salida de CA a través de la carga. Durante los interruptores de semiciclo negativo Qa y Qg ’en conductos del lado de la red que implican una salida rectificada y para la operación de inversión además de los interruptores Qa y Qg’, el interruptor Ql ’también se activa y obtenemos una salida de CA a través de la carga. Al utilizar el método PWM, se suministra un voltaje de entrada de CC fijo al inversor y se obtiene un voltaje de salida de CA controlado ajustando los períodos de encendido y apagado de los dispositivos del inversor. Los interruptores en el circuito del convertidor para obtener un funcionamiento adecuado y también para reducir los armónicos. Al variar el valor del índice de modulación, podemos cambiar el ancho del pulso según nuestra conveniencia.
Ventajas y aplicaciones del convertidor de 3 patas
- El voltaje de salida de CC a través del condensador casi se duplica en comparación con el convertidor de cuatro patas.
- La potencia nominal y el voltaje del circuito se pueden mejorar.
- Se puede obtener la misma salida con pérdidas e interruptores reducidos. Por tanto, se puede mejorar la eficiencia y el factor de potencia.
- Este convertidor se utiliza en circuitos de alimentación ininterrumpida (UPS) y en electrónica de potencia para obtener operaciones de cuatro cuadrantes de las unidades.
