Conversores De Energía 101e9

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

CARRERA DE ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES INTEGRANTES: Calapiña José Campaña Jhon Olivares Christian Jordán Juan Taipe Diego MÓDULO: Electrónica de Potencia NIVEL: Sesto Electrónica “A” FECHA DE ENVÍO: 05-01-2015 FECHA DE ENTREGA: 08-01-2015 TEMA: Conversores Estáticos de Energía

El termino convertidor estático de energía o convertidor de potencia se usa para designar cualquier equipo basado en semiconductores de potencia que tiene como función convertir energía eléctrica con unas determinadas características de forma de onda, tensión y frecuencia a otra forma donde estas características varían. En si los conversores Estáticos de Energía no son mas que sistemas que procesan la energía de distinta manera. Conversores Estáticos de Energía

Conversores Estáticos de Energía

CONVERTIDORES DE CA/CC • “Los convertidores CA/CC, denominados también rectificadores,

son aquellos equipos o sistemas electrónicos dedicados a convertir una tensión alterna sinusoidal de frecuencia y amplitud constante en una tensión continua de salida”. Hart, D.; Prentice-Hall. (2001). Electrónica de potencia. Circuitos y Aplicaciones. Pearson Education. Definición Grupal • “Los convertidores de CA/CC, son rectificadores, que convierten energía alterna, en energía continua, los cuales son alimentados con una fuente alterna ya sea monofásica o polifásica.”

Parámetro

Angulo de Disparo α

Angulo de Extinción β

Angulo de Conducción ϒ

Angulo de Conmutación u

Definición Ángulo eléctrico en el que se produce el disparo de un tiristor medido a partir del momento en que éste se encuentra directamente polarizado. Por tanto, F % GH indicaría funcionamiento como diodo. 0 Ángulo eléctrico en que se extingue la circulación de intensidad por la carga. Se mide como F, es decir, a partir del momento en que el semiconductor se encuentra directamente polarizado. Ángulo eléctrico que conduce un semiconductor determinado. En el caso de un tiristor: ϒ=β-α Ángulo eléctrico en el que conducen simultáneamente los semiconductores que se están apagando y los que entran en conducción. Esto es debido a que, en la práctica, la conmutación de los semiconductores no es inmediata.

Valor medio de la tensión de salida o en la Para corrientes periódicas, la tensión media en carga V0 una bobina es cero.

Valor eficaz de la tensión V (Vrms,Vef)

CONVERTIDORES DE CC/CA • “Los convertidores de cc-ca tiene como finalidad producir una señal de

corriente alterna sinusoidal, cuya magnitud y frecuencia pueden ser controladas, ”. Eduard, Ballester., Robert, Pique., (2011). Electrónica de Potencia: Principios Fundamentales y Estructuras Básicas. Marcombo, S.A. México D.F.

Definición Grupal

“Los convertidores de CC/CA, o inversores son aquellos que convierten la corriente continua en corriente alterna, los cuales dependen de variables como la frecuencia y la amplitud tanto para su correcto manejo y conversión”.

Características • Capacidad • •

de variación de la magnitud de salida, en tanto en amplitud como en frecuencia Control (reducción o eliminación) de armónicos de la magnitud de salida. La estructura ite un funcionamiento de 4 cuadrantes, dado el comportamiento real de dicho sistema no es resistivo, si el ondulador impone en la carga una tensión bipolar, es preciso itir un desfase entre dicha tensión y la corriente que circula y, por ello se debe prever un funcionamiento de cuatro cuadrantes.

CONVERTIDORES DE CA/CA • “Estos

convertidores se usan para obtener un voltaje variable de ca, con una fuente fija de ca y un convertidor monofásico con un TRIAC. El voltaje de salida se controla variando el tiempo de conducción de un TRIAC, o el Angulo de retardo de disparo α. Estas clase de convertidores de voltaje también se llama controladores de voltaje de ca.”

Rashid, Muhammad H. Electrónica de Potencia: circuitos, dispositivos y aplicaciones. Tercera Edición. Pearson Educación, México, 2004

Definición Grupal • “El conversor CA/CA o reguladores de tensión alterna que controla varios parámetros como la tensión, corriente y la potencia media, con una fuente fija de ca y un convertidor monofásico con un TRIAC.”

Características

• Realizan la conversión AC/AC de forma directa y sin etapa • • •

intermedia de continua. Los tiristores no necesitan bloqueo forzado gracias al paso natural por cero de la intensidad. Proporcionan una tensión de frecuencia fundamental menor o igual que de la tensión de entrada. Proporcionan una tensión con un cierto contenido de armónicos.

CONVERTIDORES DE CC/CC • “Los convertidores conmutados de potencia cc/cc se emplean

para convertir una tensión de entrada de continua no regulada o no controlada, generalmente procedente de la rectificación de la tensión de red, en una salida de continua controlada en el nivel de tensión deseado, mediante la activación y desactivación del interruptor o interruptores que lo forman.”

Ana Pozo Ruz (2012-Pag. 213)

Definición Grupal • “Los convertidores de CC/CC son aquellos dispositivos que transforman tensión en continua de una tensión a otra, suelen ser reguladores de conmutación.”

Diagrama de bloques de un convertidor CC/CC

Ventajas • Pueden proporcionar una variación continua de salida, lo que se traduce también en una aceleración constante del accionamiento. • Presentan una respuesta dinámica muy rápida. • Tienen una elevada eficiencia Convertidores CC a CC Aplicaciones • Su utilización se orienta a accionamientos en sistemas embarcados y en sistemas portátiles. • En sistemas embarcados como: automóviles, barcos, aviones, satélites. • En automóviles: motores de cc del limpia parabrisas, motor de arranque del vehículo, radio casetes. • En sistemas portátiles: reproductores como walkmans.

Cuestionario CONVERTIDORES CC/CC 1) Los convertidores CC/CC tienen su rango de aplicación idéntico a que conversión solo diferenciándose de la corriente primaria a) CA/CA b)CC/CA c) CA/CC d)CC/CC

Respuesta: B Justificación: Su rango de aplicación es el mismo que el de los convertidores ca/cc, con la única diferencia de que la energía primaria de alimentación no es corriente alterna, sino continua. Fuente:

Eduard

Ballester,

“Electrónica

fundamentales y estructuras básicas” Pag.212.

de

potencia,

Principios

2) ¿Cuál es la función principal del convertidor CC/CC reductor (buck)? a) Son aquellos convertidores cc/cc cuya tensión de salida es siempre inferior a la de entrada. b)Pueden ser utilizados también para elevar una tensión continua. c) Es capaz de transformar una corriente continua en alterna d)Reducción de los requerimientos del filtro necesario para reducir los armónicos.

Respuesta: a Justificación: Se denominan reductores aquellos convertidores cc/cc cuya tensión de salida es siempre inferior a la de entrada. Fuente: http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/maquinas electricas/materiales/convertidores.pdf Pag 33

3) ¿Cuál es la variable que maneja el convertidor CC/CC? a) Frecuencia y amplitud b) Amplitud, frecuencia y fase c) Solo Voltaje d) Intensidad y frecuencia.

Respuesta: c Justificación: el convertidor de CC/CC al no cambiar la alimentación primaria la variable que maneja es solo el voltaje el cual lo reduce o aumenta dependiendo de la necesidad que se necesite. Fuente: Ana Pozo Ruz, “Convertidores conmutados de potencia”, Pág. 213

4) De las siguientes aplicaciones cual es una del convertidor CC/CC a) Controlar el ángulo de disparo de una onda señoidal b)Medición estable de dispositivos solo de electrónica de potencia. c) Regulación de corriente alterna para tener una frecuencia de 60Hz. d)Sistemas de potencia de un automóvil.

Respuesta: d Justificación: Una aplicación de los convertidores CC/CC son para un sistema de potencial de un automóvil ya que su fuente primaria es una batería del cual se aumenta o disminuye aquel voltaje para hacer funcionar sus diferentes dispositivos. Fuente:http://automantenimiento.net/electricidad/aplicaciones-de-losconvertidores-dcdc/

5) En qué régimen trabaja los convertidores CC/CC a) Régimen b) Régimen c) Régimen d) Régimen

estable inestable permanente de trabajo.

Respuesta: c Justificación: Es posible realizar un análisis básico de este tipo de convertidores teniendo en cuenta la consideración que trabaja en régimen permanente. Fuente: http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/maquinaselectricas/materiales/convertidores.pdf Pág. 35

CONVERTIDORES DE CA/CC 1) En un convertidor ca/cc funcionando como rectificador, la potencia eléctrica fluye: a) Del lado de alterna al lado de continua. b) Del lado de continua al lado de alterna. c) Del lado de alterna al lado de alterna. d) No existe flujo de potencia.

Respuesta: A Justificación: Un convertidor ca/cc permite dos modos de funcionamiento: como rectificador y como inversor. Este último funcionamiento sólo es posible para determinadas configuraciones ante determinadas condiciones, los convertidores controlados por fase. Cuando su funcionamiento es como rectificador, el flujo de potencia se produce de la entrada a la salida, es decir, del lado de alterna al lado de continua. Cuando funciona como inversor la potencia fluye del lado de salida al de entrada, es decir, del lado de continua al de alterna. Referencia: Rashid, M. H., González, M. H. R. V., & Fernández, P. A. S. (2004). Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y

2) Los rectificadores no controlados emplean como semiconductores: a) Tiristores. b) Diodos. c) Diodos y transistores. d) Diodos y tiristores.

Respuesta: B Justificación: Los semiconductores empleados por los convertidores ca/cc dependerán de si estos son no controlados, controlados por fase o semicontrolados: • No controlados: utilizan diodos. • Semicontrolados: emplean diodos y tiristores. • Controlados por fase: utilizan tiristores. Referencia: Rashid, M. H., González, M. H. R. V., & Fernández, P. A. S. (2004). Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Pearson Education.

3) Un convertidor ca/cc semicontrolado permite regular la tensión media de salida: a) En magnitud, no en polaridad. b)En magnitud y polaridad. c) En polaridad, no en magnitud. d)No permite regular el valor medio de la tensión de salida.

Respuesta: A Justificación: Según el grado de controlabilidad del valor medio de la tensión de salida, los convertidores ca/cc: • No controlados: Proporcionan una tensión media de salida constante. No puede controlarse, por tanto, ni en magnitud ni en polaridad. • Semicontrolados: Proporcionan una tensión media de salida regulable mediante el ángulo F de disparo de los tiristores, pero únicamente en magnitud, no en polaridad. El valor medio de la tensión de salida es positivo o nulo. Nunca podrá ser negativo debido a la presencia de los diodos. • Controlados por fase: Proporcionan una tensión media de salida regulable en magnitud y en determinados casos en polaridad mediante el ángulo de disparo F de los tiristores que configuran el circuito. El valor medio de la tensión de salida puede ser positivo, negativo (bajo ciertas condiciones) o nulo. Referencia: Hart, D.; Prentice-Hall. (2001). Electrónica de potencia. Circuitos y

Aplicaciones. Pearson Education.

4) Un convertidor controlado por fase monofásico de medio puente: a)Siempre funciona como rectificador. b)Bajo ciertas condiciones, permite su funcionamiento como inversor. c) Siempre funciona como inversor. d)Para contestar debemos conocer el ángulo de disparo α.

Respuesta: A Justificación: Los convertidores controlados por fase monofásicos de medio puente siempre funcionarán como rectificadores, proporcionando un flujo de potencia desde el lado de alterna al lado de continua. Los únicos convertidores que pueden funcionar como inversores bajo ciertas condiciones, que serán estudiadas en posteriores lecciones, son: • Convertidores ca/cc monofásicos controlados por fase en puente completo. • Convertidores ca/cc trifásicos controlados por fase de medio puente y de puente completo. Referencia: Eduard, Ballester., Robert, Pique., (2011). Electrónica de Potencia: Principios Fundamentales y Estructuras Básicas. Marcombo, S.A. México D.F.

5) El funcionamiento como inversor de un convertidor controlado por fase trifásico de puente completo viene impuesto por: a) El signo de la tensión media de salida. b) El signo de la intensidad media de salida. c) El valor de la resistencia de la carga. d) Ninguna de las anteriores.

Respuesta: A Justificación: En todos los convertidores ca/cc, independientemente de si son no controlados, controlados por fase o semicontrolados, la intensidad por la carga siempre fluye en un único sentido. Por tanto, su valor medio siempre es positivo. Como el funcionamiento como rectificador o como inversor se manifiesta en el signo del flujo de potencia (positivo para la rectificación y negativo para la inversión), el signo negativo de la potencia media vendrá dado por el signo de la tensión media de salida. En definitiva: • Si la tensión media de salida es positiva, el convertidor ca/cc funciona como rectificador. • Si la tensión media de salida es negativa, el convertidor ca/cc funciona como inversor. Referencia: Hart, D.; Prentice-Hall. (2001). Electrónica de potencia.

1) ¿Que variables intervienen en el convertidor de CC/CA? a) Frecuencia, Amplitud. b)Frecuencia, Amplitud, Ubicación. c) Frecuencia, Amplitud, Ubicación, Armónicos. d)Ninguna de las anteriores.

Respuesta: A Justificación: Las variables que intervienen e un convertidor de CC/CA son la frecuencia y la amplitud ya que la interacción entre ellas permite la conversión de las señales cuadradas a señales senoidales con total eficacia. Referencia: Hart, D.; Prentice-Hall. (2001). Electrónica de potencia. Circuitos y Aplicaciones. Pearson Education.

2) ¿Cuales son los parámetros que se necesitan para tener diferentes tipos de convertidores de CC/CA? a) Topología de Potencia, Síntesis de la onda de salida b) Funcionamiento como fuente, Síntesis de la onda de salida c) Síntesis de la onda de salida 5. Topología de Potencia, Funcionamiento como fuente, Síntesis de la onda de salida

Respuesta: c Los parámetros que se necesitan para diferenciar los tipos de convertidores de CC/CA son: - Topología de Potencia - Funcionamiento como fuente - Síntesis de la onda de salida [5] Referencia: [5] Hart, D.; Prentice-Hall. (2001). Electrónica de potencia. Circuitos y Aplicaciones. Pearson Education.

3) ¿Cuál es la característica principal de los convertidores de CC/CA? a) Capacidad de variación de la magnitud de salida, en tanto en amplitud como en frecuencia. b) Capacidad de resistir potencias punta, como la producida en los arranques de los motores, durante breves instantes sin que se colapse el dispositivo inversor. c) Estabilidad del voltaje. d) Baja distorsión armónica.

Respuesta: a Todo convertidor de CC/CA debe poseer, como característica principal la capacidad de variación de la magnitud de salida, en tanto en amplitud como en frecuencia. [6] Referencia: [6] Hart, D.; Prentice-Hall. (2001). Electrónica de potencia. Circuitos y Aplicaciones. Pearson Education.

4) ¿En cuánto se refiere a las características de los convertidores de CC/CA con el parámetro de topología por frecuencia. ¿Qué tipos de fuente puede manejar dichos convertidores? a) Monofásica. b) Trifásica. c) Monofásica y Trifásica. d) Generador de Armónicos.

4) ¿En cuánto se refiere a las características de los convertidores de CC/CA con el parámetro de topología por frecuencia. ¿Qué tipos de fuente puede manejar dichos convertidores? a) Monofásica. b) Trifásica. c) Monofásica y Trifásica. d) Generador de Armónicos.

Respuesta: c Las fuentes que pueden manejar los convertidores de CC/CA con la Caracteristica de topología por frecuencia son tanto monofásicas como trifásicas. [7] Referencia: [7] Hart, D.; Prentice-Hall. (2001). Electrónica de potencia. Circuitos y Aplicaciones. Pearson Education.

5) ¿Cuál es la finalidad de los convertidores de CC/CA? a) Producir una señal cuadrada a una señal alterna sinusoidal. b) Generar más frecuencia para la estabilidad de los armónicos en un circuito. c) Evita perdida de energía al momento de experimentar con ellos. d) Ninguna de las anteriores.

Respuesta: a Los convertidores de CC/CA tienen como finalidad producir una señal de corriente alterna sinusoidal, cuya magnitud y frecuencia pueden ser controladas. [8] Referencia: Rashid, M. H., González, M. H. R. V., & Fernández, P. A. S. (2004). Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Pearson Education. [8]

CONVERTIDORES DE CA/CA 1.El convertidor ca-ca es también conocido como………… a) Rectificadores b) Inversores c) Convertidor de alterna Convertidores de voltaje

Respuesta: C. Reguladores de alterna Justificación: Un controlador de tensión alterna es un convertidor que controla que la tensión, la corriente y la potencia media que entrega una fuente de alterna a una carga de alterna. La fuente de tensión de entrada es un generador de alterna y la salida también lo es.

2. El convertidor ca-ca controlan ciertos parámetros como: a) Tensión, corriente, potencia b) Potencia, corriente, itancia c) Corriente, potencia, conductancia d) Tensión, corriente, resistencia

Respuesta: A. Tensión, corriente, potencia Justificación: Un controlador de tensión alterna es un convertidor que controla que la tensión, la corriente y la potencia media que entrega una fuente de alterna a una carga de alterna. La fuente de tensión de entrada es un generador de alterna y la salida también lo es.

3. ¿Cuál de las siguientes NO es una característica de los reguladores de Alterna? a) Los tiristores no necesitan bloqueo forzado gracias al paso natural por cero de la intensidad. b)Proporcionan una tensión de frecuencia fundamental menor o igual que de la tensión de entrada. c) Proporcionan una tensión con un cierto contenido de armónicos. d)Se construyen de forma mixta con diodos y tiristores y pueden controlar la magnitud de la tensión continua de salida, aunque de manera menos flexible.

Respuesta: D. Tensión, corriente, potencia Justificación: Realizan la conversión AC/AC de forma directa y sin etapa intermedia de continua. Los tiristores no necesitan bloqueo forzado gracias al paso natural por cero de la intensidad. Proporcionan una tensión de frecuencia fundamental menor o igual que de la tensión de entrada. Proporcionan una tensión con un cierto contenido de armónicos.

4. Reguladores totales nos permiten la…………variación de…………de la tensión de salida. a) Máxima, fase b)Máxima, amplitud c) Mínima, amplitud d)Mínima, fase

Respuesta: B. Máxima, amplitud Justificación: Reguladores totales; Permiten la máxima variación de amplitud de la tensión de salida. Presentan un mayor número de armónicos

5. Las siguientes características pertenecen a regulador de alterna conocido como…… Tiene funcionamiento en cuatro cuadrantes: puede funcionar tanto en cargas pasivas como en cargas regenerativas y para cualquier factor de potencia. La frecuencia de salida es menor o igual que la frecuencia de entrada. El contenido de armónicos es menor que en los otros reguladores de alterna. a) Control de Fase b) Reguladores Diferenciales c) Cicloconvertidores d) Control Integral

Respuesta: C. Cicloconvertidores Justificación: Cicloconvertidores; Permiten realizar una conversión directa CA/CA tanto en amplitud como en frecuencia sin paso intermedio por CC. Tiene funcionamiento en cuatro cuadrantes: puede funcionar tanto en cargas pasivas como en cargas regenerativas y para cualquier factor de potencia. La frecuencia de salida es menor o igual que la frecuencia de entrada.