1 Convertidores para regulación de máquinas de corriente alterna 1. Introducción 2. Convertidores estáticos de potencia para accionamientos de corriente alterna 3. Convertidores dc-ac (inversores) 4. Convertidores Electrónicos Para Control De Generadores Ejemplos. 5. Convertidores Electrónicos .Futuro. 6. Controladores
2 1. Introducción. El motor asíncrono Campo magnético El imán crea un campo magnético
Este campo alcanza al disco
Si hacemos girar el imán también girará el disco
3 1. Introducción. El motor asíncrono Velocidad Velocidad ligeramente inferior a la de sincronismo Deslizamiento Característica constructiva del motor Expresa la diferencia entre la velocidad de sincronismo y la del rotor
4 1. Introducción. El motor asíncrono Arranque directo (Gp:) Par (Gp:) Velocidad (Gp:) Par Arran: 1.5 Par Nom (Gp:) Par nominal (Gp:) Velocidad nominal (Gp:) Veloc. de sincronismo: ns = 60 f / pp (Gp:) Par Max: 2.5 Par Nom (Gp:) Velocidad mínima (Gp:) I de arranque: 6…8 In (Gp:) I máxima: 3. . .4 In (Gp:) I nominal: In (Gp:) Corriente (Gp:) Z. INESTABLE (Gp:) Z. ESTABLE
5 1. Introducción. El motor asíncrono Arrancador estático – Rampas (Gp:) Tensión en cada fase (Gp:) Tiempo de rampa (Gp:) Fase completa (Gp:) . (Gp:) La orden de marcha produce el cebado de los tiristores con un ángulo de retardo a Durante el tiempo de rampa el retardo se va reduciendo. Al final del tiempo de rampa el retardo es cero, llegando toda la tensión a bornas del motor.
6 2. Convertidores estáticos de potencia para accionamientos de corriente alterna AC-AC (Gp:) Caros Mal factor de potencia Restricciones en la conversión de frecuencias (Gp:) Inconvenientes
(Gp:) AC-DC-AC (Gp:) RECTIFICADOR – ETAPA DC – INVERSOR
CICLOCONVERTIDORES
7 (Gp:) 3. Convertidores dc-ac (inversores)
Inversor trifásico El inversor trifásico puede estar compuesto por semiconductores controlados, fundamentalmente de:
Tiristores (conmutado por red) y de IGBT’s (autoconmutado o inversor PWM) (Gp:) es posible controlar a voluntad el factor de potencia de la corriente inyectada a la red.
(Gp:) Angulo a entre 90° y 180º
8 N Inversor trifásico totalmente controlado (autoconmutado) (Gp:) uA(t) (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) C (Gp:) iA
(Gp:) 3. Convertidores dc-ac (inversores)
(Gp:) UL (V)
(Gp:) t(s)
9 3. Convertidores dc-ac (inversores).Resumen Convertidores Autoconmutados
Completamente controlados
Basados en la tecnología de IGBT’s o IGCT’s Potencias de 100 MW y aumentando
96-98 % de rendimiento
Convertidores Conmutados por línea
Basados en la tecnología de tiristores
Pobre factor de potencia
Elevada THD: grandes filtros
Potencias de más de 10 MW
10 4. Convertidores Electrónicos Para Control De Generadores Ejemplos. GAMMA 60
11 ENERCON E-40 MADE, Lagerwey (IGCT’s) 4. Convertidores Electrónicos Para Control De Generadores Ejemplos.
12 Mtorres (Convertidor back to back) (Gp:) S (Gp:) T (Gp:) R
4. Convertidores Electrónicos Para Control De Generadores Ejemplos.
13 Convertidor back to back
Matricial Multinivel Resonante Inconvenientes
Presencia del condensador en la etapa DC Elevadas pérdidas en la conmutación 5. Convertidores Electrónicos .Futuro.
14 Topología Combina interruptores conectando convenientemente las entradas y salidas del convertidor, para obtener la corriente, tensión y frecuencia deseadas.
Back to back
Matricial Multinivel Resonante 5. Convertidores Electrónicos .Futuro.
15 (Gp:) Ventajas los interruptores están aprovechados por igual: menos estrés térmico no necesitan condensador
5. Convertidores Electrónicos. Futuro. Back to back
Matricial Multinivel Resonante Inconvenientes la tensión de salida está limitada a 0,866 veces la de entrada : para dar = P: aumentar I en 1,15 veces la del back to back (aumentan Pcond). Al no tener C, si la tensión es desequilibrada, y se distorsionan las corrientes
16 Clasificación de Topologías multinivel
Back to back
Matricial Multinivel Resonante 5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
17 (Gp:) Ventajas para la misma distorsión la f de conmutación se reduce hasta el 25 % aunque hay mas Pcond, aumenta la eficiencia global
Back to back
Matricial Multinivel Resonante Inconvenientes desequilibrios entre las tensiones DC obligan a realizar más medidas. desigual estrés de los semiconductores 5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
18 Back to back Matricial Multinivel Resonante 5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
19 (Gp:) Ventajas menos pérdidas por conmutación
Back to back Matricial Multinivel Resonante Inconvenientes Hw, Sw más complejos (más sensores para mantener la resonancia) desequilibrios entre las tensiones DC 5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
20 Back to back
Matricial Multinivel Resonante Comparación Nº Efic. TDH Implementación (Gp:) Back to back
(Gp:) Multinivel
5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
21 6. Controladores y Moduladores El inversor autoconmutado puede proporcionar una salida controlada en tensión(1) o una salida controlada en corriente (2). 1- Salida controlada en tensión Posibles esquemas: 1.1 Rectificador controlado o chopper + inversor en onda cuadrada (six steps) La tensión de fase está delimitada por los 6 estados activos del puente. Ej: fase a (Gp:) + UDC (Gp:) 0 (Gp:) S4 (Gp:) S6 (Gp:) S2 (Gp:) S1 (Gp:) S3 (Gp:) S5 (Gp:) a (Gp:) b (Gp:) c
+ ó
22 6. Controladores y Moduladores 1.1 Rectificador controlado o chopper + inversor en onda cuadrada (six steps) Control el inversor en onda cuadrada: disparo interruptores de modo que la tensión aplicada a la fase a resulta:
Cuyo primer armónico es: Uan1=2*Udc*senwt/? Máxima amplitud: 2*Udc/ ? Las tensiones ub y uc son iguales a la ua desplazadas +120º y -120º Inconvenientes: elevada TDH; precisa fuente de tensión continua variable
La tensión de fase está delimitada por los 6 estados activos del puente. Ej: fase a ua t
23 6. Controladores y Moduladores 1.2 Rectificador de diodos + inversor PWM: a partir de una fuente de tensión fija proporcionan una tensión de amplitud y frecuencia variables (Gp:) Modulación de los pulsos
CONTROLADOR (Gp:) SENSORES Y CONSIGNAS
+ ¿control?
24 6. Controladores y Moduladores 1.2 Rectificador de diodos + inversor PWM Control: comparando la referencia de tensión deseada (señal moduladora) con una señal triangular de mayor frecuencia (señal portadora). Por cada fase, los pulsos de control de los semiconductores resultan pulsos como los de la figura:
El primer armónico de la tensión fase neutro resulta: Uan1=Ma*Udc*sen(wt)/2 Máxima amplitud: Udc/2 Siendo Ma el índice de modulación de amplitud o relación entre las amplitudes de la onda moduladora y de la portadora. Ma € [0,1]
25 6. Controladores y Moduladores 2- Salida controlada en corriente
Cuando la referencia que se impone sobre el inversor es de una señal de corriente (amplitud y frecuencia), el convertidor se comporta como una fuente de intensidad. Modos de control: comparación con histéresis y comparación a frecuencia fija
2.1 Comparación con banda de histéresis
2.2 Comparación a frecuencia fija: se genera una referencia de tensión (moduladora) a partir de la salida de un regulador de corriente