elettronica di potenza

ELETTRONICA DI POTENZA
Sistemi elettronici di conversione
(conversione ac-dc, ac-ac, dc-dc,
dc-ac)
Cenni su alcuni componenti
raddrizzanti elementari
Diodo, tiristore, contattore statico
Diodo
Elemento raddrizzatore
non controllabile
Tiristore
Elemento raddrizzatore
controllabile
Contattore statico
Elemento raddrizzatore
controllabile
Nel tiristore tradizionale si
ha un solo comando
destinato ad innescare la
conduzione. Nel
contattore statico
abbiamo un ulteriore
comando per l’estinzione
della i. Si possono usare
particolari tiristori a
spegnimento controllato o
transistori o più tiristori +
circuiti ausiliari .
Classificazione dei dispositivi
•
•
Sono possibili diversi criteri di classificazione: ad es.
sulla base delle funzioni svolte (variatori o regolatori di
corrente, raddrizzatori,convertitori di corrente, inverter,
convertitori di frequenza) oppure sulla base della
commutazione (passaggio della conduzione da un
elemento raddrizzante ad un altro) distinguendo tra:
Dispositivi con commutazione (naturale o forzata); la
commutazione naturale avviene esclusivamente per i
valori assunti da v ed i; quella forzata per l’intervento di
un contattore statico.
Dispositivi senza commutazione
Variatori o regolatori di corrente
Conversione ac-ac
Conversione dc-dc
Raddrizzatori semplici e controllati
Nei raddrizzatori semplici
la tensione in uscita non
è regolabile e può essere
data da:
V2  k 2V1
v1  2V1 sin t
0  k 1
con k fisso e dipendente
dal tipo di raddrizzatore.
Nei raddrizzat. controllati
V2  hk 2V1 0  k  1
con h variabile con
continuità da 0 ad 1 in
funzione del segnale di
comando.
Dominio di lavoro dei raddrizzatori
semplici e controllati
La corrente in uscita I2 è
unidirezionale con verso
imposto dagli elementi
raddrizzanti. Se per il
bipolo collegato all’uscita
del raddrizzat.re si
adopera la convenz.ne
dell’utilizzatore, il luogo
dei possibili valori di V2
ed I2 si trova nel primo
quadrante del piano I2, V2
Il flusso della potenza
P= V2 I2 è unidirezionale
dall’ingresso all’uscita.
Convertitori di corrente
v1  2V1 sin t
Conversione ac-dc
realizzata da particolari
raddrizzatori controllati in
grado di invertire V2:
V2  hk 2V1
0  k 1
 a  h  b 0  a 1
0  b 1
Il luogo dei punti I2,V2
appartiene al I ed al IV
quadrante. La potenza P
può cambiare di segno ed
il suo flusso è bidirezion.
Inverter
Conversione dc-ac.
La tensione in uscita
è periodica non
sinusoidale di valore
efficace V2. Sono
regolabili la frequenza
f e V2 in funzione dei
segnali applicati ai
canali di comando.
Convertitore di frequenza
Conversione ac-ac.
La tensione in uscita
è periodica non
sinusoidale di valore
efficace V2. Sono
regolabili la frequenza
f e V2 in funzione dei
segnali applicati ai
canali di comando.
Ponti raddrizzatori
(conversione ac-dc)
Raddrizzatori semplici e
controllati, convertitori di corrente
Ponte a diodi (ponte di Graetz)
v1
v1  2V1 sin t
2V1
0
2

t
I2
v2 di2
R0 
L dt
se L    i2  cos tan te  I 2

t
Ponte a diodi (ponte di Graetz)
I2
V2 
1


0
2V1 sin( t )d (t ) 
2 2

V1
Ponte a tiristori
t
3  

R, L
v gc

   2  
I2
V2 
1

 

t
2V1 sin( t )d (t ) 
2 2

V1 cos 
Ponte semicontrollato
v2
v BA
R, L

2  
t
I2
t
V2 
1

 
2V1 sin( t )d (t ) 
2 2

V1 (1  cos  )
Variatori di corrente
Variatori di corrente alternata e di
corrente continua
Variatore di corrente alternata
(carico puramente ohmico)
t

R
i

i1
t
i2
Variatore di corrente alternata
(carico puramente induttivo)
  
t

L
i1


t

 
i2
di
2V1
per t  
L  2V1 sin( t )  i  
cos(t )  I 0
dt
L
2V1
2V1
I


 0 L cos  
i
(cos   cos t )
L
i0
%
Variatore di corrente alternata
(carico puramente induttivo)
Corrente:

2
2V1
i
(cos   cos t )
L
si annulla per:
t    2  
Deve essere:


 
       / 2
Variatore di corrente continua
(Chopper)
Tp
v2
tc
tD
V1
V2
t
aa
t
as
t
i1
t
V2  c V1
tc  td
t
I1  c I 2
tc  td
 V1 I1  V2 I 2

I1
I2
t
iD
ID
I2
t
INVERTER
Convertitori di frequenza
v1
f1
vi
v2
fi  0
f2
%
%