Rectificacion controlada.pptx

Tiristores
Activación apagado polarización inyección de corriente.
Tipos y aplicaciones.
Rectificadores controlados

1. Rectificación controlada

2. Tiristores Un tiristor es un dispositivo semiconductor con cuatro capas, de estructura pnpn , con tres uniones pn . Los tiristores tienen menores pérdidas por conducción en estado encendido y mayor especificación de manejo de potencia.

3. Modelo de los Tiristores Estructura básica Circuito equivalente Modelo de dos transistores para tiristor en estado transitorio .

4. Tiristores Característica v-i Conducción

5. Tiristores La corriente en sentido directo de un tiristor debe ser mayor que su corriente de retención , para quedarse en su estado de conducción; Si la corriente anódica en sentido directo en un tiristor se reduce a menos de la corriente de retención, el dispositivo deja de conducir y queda en el estado de bloqueo . Una vez que conduce un tiristor, se comporta como un diodo conductor, y no hay control sobre el dispositivo. El dispositivo no se puede desactivar mediante otro pulso, sea positivo o negativo.

6. Tiristores Activación del tiristor El tiristor se enciende, aumentando la corriente anódica. Esto se hace de una de las siguientes maneras. Un tiristor está polarizado en sentido directo, la inyección de corriente de compuerta al aplicar voltaje de compuerta positivo, entre las terminales de la compuerta y el cátodo, enciende al tiristor.

7. Encendido del Tiristor Termica Si la temperatura de un tiristor es alta habrá un aumento en el número de pares electrón-hueco, lo que aumentará las corrientes de fuga. Luz Si se permite que la luz llegue a las uniones de un tiristor , aumentaran los pares electrón-hueco pudiéndose activar el tiristor . Alto voltaje Si el voltaje directo ánodo a cátodo es mayor que el voltaje de ruptura directo VBO, fluirá una corriente de fuga suficiente para iniciar una activación regenerativa.

8. Encendido del Tiristor V elocidad de cambio de voltaje (dv/ dt ) Si la rapidez de aumento del voltaje ánodo-cátodo es alta, la corriente de carga de las uniones capacitivas puede bastar para activar el tiristor. Corriente de compuerta . Si un tiristor está polarizado en sentido directo, la inyección de corriente de compuerta al aplicar voltaje de compuerta positivo, entre las terminales de la compuerta y el cátodo activará al tiristor.

9. Criterios para el diseño de circuito de control de compuerta La señal de compuerta debe eliminarse después activarse el tiristor. Una señal de control continua aumentaría la pérdida de potencia en la unión de la compuerta . Mientras está polarizado en sentido inverso, no debe haber señal de compuerta , porque de lo contrario puede fallar a causa de un aumento en la corriente de fuga . El ancho del pulso en la compuerta t G debe ser mayor que el tiempo requerido para que la corriente del ánodo alcance el valor de la corriente de retención I H . En la práctica , el ancho t G del pulso se hace, en el caso normal, mayor que el tiempo de activación t on del tiristor .

10. Apagado del tiristor Un tiristor que está en el estado encendido se apaga reduciendo la corriente en sentido directo hasta un valor inferior al de la corriente de retención I H durante un tiempo suficientemente largo para que todo el exceso de portadores en las cuatro capas fluyan o se recombinen . t rr : tiempo de recuperación inverso t r : tiempo de recombinación t q : tiempo de apagado

11. Apagado del tiristor Si durante el intervalo tq se aplica un voltaje directo al tiristor , el dispositivo se podría encender prematuramente y dañar al dispositivo y/o al circuito. El tiempo de apagado, tq , es el valor mínimo del intervalo entre el momento en que la corriente en estado de encendido ha bajado a cero, y el momento en que el tiristor es capaz de resistir el voltaje en sentido directo, sin encenderse. El tiempo tq depende del valor pico de la corriente en estado encendido y el voltaje instantáneo de encendido.

12. TIPOS DE TIRISTORES Tiristores controlados por fase (o SCR). Tiristores bidireccionales controlados por fase (BCT, de bidirectional phase-controlled thyristors ). Tiristores de conmutación rápida (o SCR). Rectificadores controlados de silicio fotoactivados (LASCR, light- activated silicon-controlled rectifier ) . Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC). Tiristores de conducción en sentido inverso (RCT, de reverse- conducting thyristor ). Tiristores apagados por compuerta (GTO). Tiristores controlados por FET (FET-CTH, de FET- controlled thyristor ). Tiristores de apagado por MOS (MTO, de MOS turn -off). Tiristores de apagado (control) por emisor (ETO, de emitter turn -off). Tiristores conmutados por compuerta integrada (IGCT, de integrated gate-commutated thyristors ).

13. Circuitos de disparo Al aplicar una señal de pulso se activa un tiristor. Los circuitos de potencia están sujetos a altos voltajes por lo que es necesario un circuito de aislamiento entre un tiristor individual y su circuito generador de pulsos de compuerta. El aislamiento se puede lograr mediante transformadores de pulsos o con optoacopladores . Con cargas inductivas, el periodo de conducción de un tiristor depende del factor de potencia (FP) de la carga por tanto no está bien definido el inicio de la conducción del tiristor. S e requiere disparar en forma continua a los tiristores, pero esto aumentaría las pérdidas en el tiristor . Es preferible entonces un tren de pulsos.

14. Circuitos de disparo Aislador de foto-SCR acoplado.

15. DISPARO CON UJT El transistor monounión (UJT, de unijunction transistor) se usa en forma común para generar señales de disparo para SCR. Un UJT tiene tres terminales, llamadas emisor, E, base uno, B1 y base dos, B2.

16. DISPARO CON UJT

17. DISPARO CON PUT El transistor monounión programable (PUT, de programmable unijunction transistor) es un tiristor pequeño que se puede usar como oscilador de relajamiento (o de descarga ).

18. Rectificadores controlados El voltaje .de salida de los rectificadores de tiristor se varía controlando el ángulo de retardo o de disparo de los tiristores. Un tiristor controlado por fase se activa aplicando un pulso corto a su compuerta, y se desactiva por conmutación natural o de línea. Para carga muy inductiva, se desactiva disparando otro tiristor del rectificador durante el medio ciclo negativo del voltaje de entrada . Estos rectificadores controlados por fase son sencillos y menos costosos, y su eficiencia es , en general, superior al 95 %. Se les llama también convertidores ca -cd

19. Rectificador controlado Principio de Operación Cuando se dispara el tiristor Ti en ꙍt = α , el tiristor conduce y a través de la carga aparece el voltaje de entrada. Cuando el voltaje de entrada comienza a ser negativo en ꙍt = π , el ánodo del tiristor es negativo con respecto a su cátodo, el tiristor se desactiva.

20. Rectificador controlado

21. Rectificador controlado Ejercicio 01: Si el convertidor de la figura tiene una carga R puramente resistiva, y el ángulo de retardo es α = π /2, determinar a) la eficiencia de rectificación; b) el factor de forma (FF); e) el factor de rizo (RF); d) el TUF, y el voltaje pico inverso (PIV) del tiristor T1

22. Rectificador controlado Al variar el ángulo a de retardo de 0 a π , se puede variar el voltaje promedio de salida desde Vm / π hasta 0. El transformador en la entrada puede conducir corriente cd, y con ello causar un problema de saturación magnética . El rendimiento de un rectificador controlado se puede medir con los mismos parámetros que los de los diodos rectificadores, como son el factor de distorsión (DF), distorsión armónica total ( THD), Fp , factor de utilización de transformador (TUF) y factor armónico (HF).

23. Rectificador controlado Secuencia de disparo Generar un pulso de señal en el cruce con cero positivo del voltaje de alimentación vs Retardar el pulso el ángulo α deseado y aplicarlo entre las terminales de compuerta y cátodo de T1 a través de un circuito de aislamiento de compuerta .

24. Convertidor trifásico Los convertidores trifásicos se usan en forma extensa en aplicaciones industriales. Este circuito se llama puente trifásico. Los tiristores se disparan a un intervalo de π /3. La frecuencia del rizo de voltaje en la salida es 6fs. Los requisitos de filtrado son menores que los de los convertidores de media onda.

25. Convertidor trifásico

26. Convertidor trifásico