Electrónica de Potencia/CLASIFICACIÓN DE LOS MÓDULOS DE RECTIFICACIÓN'/Rectificador trifásico controlado en puente con carga resistiva pura (R)

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Rectificador trifásico controlado en puente con carga resistiva pura (R)[editar]

Este tipo de rectificador permite variar el voltaje promedio de salida, empleando para su funcionamiento tiristores de potencia con los cuales se puede variar el ángulo de disparo y por ende la potencia entregada a la carga. Los tiristores se disparan a un intervalo de π/3.La frecuencia del rizo de voltaje en la salida es seis veces la frecuencia de la fuente de entrada (6fs), y el filtrado resulta menos complejo en comparación con el de los convertidores de media onda ya que este presenta menos rizo en el voltaje de salida.
No está de más mencionar, que los tiristores tienen la cualidad de que pueden ser activados en un cierto ángulo eléctrico deseado denotado por la letra α (ángulo de disparo). La consecuente desacti-vación corre cuenta del propio circuito no pudiendo ser controlada.

Esquema del circuito[editar]
Rectificador trifásico puente no controlado con carga resistiva inductiva (RL)

La imagen muestra el circuito simplificado del rectificador trifásico controlado de ondacompleta (o rectificador en puente trifásico totalmente controlado RTTX.). Los tiristores se conectan en puente trifásico de igual forma que un RTDX.

El transformador provee las tres tensiones de fase, pero la tensión rectificada que aparece en la carga (en este caso, resistiva pura) es la compuesta entre dos fases. En consecuencia para que exista circulación de corriente, es necesario que dos tiristores de distinta fase conduzcan al mismo tiempo; en “caso contrario no funciona”, sin embargo la secuencia de encendido y su correspondiente cese de conducción es de un tiristor por vez.
Los tiristores T1, T3 y T5 conducen con los semiciclos positivos de las respectivas tensiones V12, V23 y V31 mientras que los T4, T6 y T2 lo hacen con los semiciclos negativos de dichas tensiones. Los tiristores permanencen 120º encendidos.
El ángulo de encendido mínimo posible es d = 30° y puede deducirse facilmente suponiendo que los tiristores se encuentran excitados en forma permanente y por tanto se comportarán como diodos.




Simulación en PSpice[editar]

Código utilizado en el programa:

Código en Pspice de un RTTX con carga R

Se plantea la simulación del circuito indicado. En ella, primero se declara la fuente de alterna, y las líneas a las que dicha fuente alimenta. Después, se diseña el módulo de tiristores, exponiendo de nuevo “los puntos a los que se conecta” y por último, se determina la carga del circuito.
En la imagen anterior (esquema del circuito), quedan retratados gráficamente los mismos nudos que en el propio código se declaran.



Gráfica de tensiones obtenida:

Gráfica de tensiones de un RTTX con carga R

La corriente en la carga sólo tendrá la misma forma de onda que la tensión si la carga es resistiva pura. Se puede observar que la simulación es correcta. Aparecen 6 lóbulos, debido a que la frecuencia se multiplica por 6. Como se ha establecido un ángulo de disparo de 30º, se puede observar que la tensión de la carga se desarrolla de la siguiente manera:
Tras el cruce de tensiones compuestas (las señalizadas en la imagen), la forma de onda de la tensión que cae en la carga espera 30º y se dispara justo en el punto máximo de las tensiones compuestas.



Gráfica de intensidades obtenida:

Gráfica de intensidades de un RTTX con carga R

En la gráfica se observa el comportamiento de los tiristores al pasar de corte a conducción y viceversa con cambios bruscos en la curva.
Se ha escogido representar en la imagen tanto la intensidad que circula por la carga como la media de esta (la cual se observa que se va estabilizando progresivamente a medida que avanzan los ciclos)






Simulación para la implementación real del RTTX[editar]

Se lleva a cabo una simulación precisa en un simulador, para verificar el correcto funcionamiento del dispositivo en una aplicación teórica.
Selección del módulo de rectificación:

Rectificador trifásico controlado en puente

Se lleva a cabo una simulación precisa orientada a una aplicación en la realidad, el circuito escogido es un B6C que es el equivalente a un rectificador trifásico totalmente controlado y en puente. En la tipología del circuito se selecciona corriente continua/ corriente alterna (AC/DC)
En este apartado además, se muestra un pequeño gráfico de circuito donde se perciben las tensiones que se deberán valorar en el siguiente apartado (tensión de línea, intensidad de salida y frecuencia de la red).



Selección de los parámetros del circuito:

Parámetros de trabajo para el RTTX

En cuanto a los parámetros del circuito, igual que en el ejemplo anterior, la tensión de línea será de 400V, mientras que en esta ocasión la intensidad de salida seleccionada será de 40A (con el fin de manejar mas variabilidad de simulaciones y resultados); la frencuencia elegida es la de la red (50HZ).
Como factor de sobrecarga se dejará predefinido un valor unitario.



Selección de los parámetros de refrigeración:

Parámetros de temperatura de trabajo del RTTX

El voltaje recomendado para trabajar es de 1400V, con una temperatura de la unión máxima de 125ºC En esta situación, se ha optado por una refrigeración menos agresiva, eligiéndose la refrigeración natural con un caudal de 5m3/h (con un P35_200); manteniéndose el resto de los parámetros: temperatura ambiente a 40ºC, factor de correción de 1, etc.

Si bien, se aprecia que se ha optado por trabajar con un temperatura ambiente que dista 15º de la que se adecúa generalmente (25ºC), simplemente por que se opta por trabajar con unas condiciones hipotéticas más extremas.




Gráfica resultado:

Gráfica de resultados de la simulación del RTTX

Se intuye que la simulación realizada es correcta, como bien se indica en la parte inferior de la imagen. Por lo que se concluye que el sistema funcionaría correctamente y sin incidencias. Se puede intuir que como el factor de corección es 1, los valores estables y los sobredimensionados son los mismos, en otra simulación ya se ha probado que sucede cuando este factor no es 1.
Los datos especificados finalmente son:

  • Losses dev - Pérdidas de cada dispositivo: 16W
  • Losses tot - Pérdidas totales: 96W
  • Heat sink temperature - Temperatura del radiador: 89ºC
  • Junction temperature - Temperatura de la unión: 103ºC




Ejemplo mas detallado: Simulación del RTDX

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