Convertitori e regolatori a tiristori

Convertitori a tiristori
• Ponti di Graetz controllati/non controllati,
monofase e trifase
Convertitori e regolatori
a tiristori
• Regolatori ca/ca a Triac
Raddrizzatori controllati e non
• Componenti di potenza:
• Importanza del carico: resistivo o induttivo
• diodi (conv. non controllati)
• tiristori (conv. controllati)
Ponte di Graetz
• Monofase non controllato
• Trifase non controllato
Ponte di Graetz trifase non controllato
• Parte superiore del ponte: conduce il diodo
connesso alla fase la cui tensione istantanea è
massima
• Parte inferiore del ponte: conduce il diodo
connesso alla fase la cui tensione istantanea è
minima
• Solo due diodi in conduzione contemporanea
(uno superiore e uno inferiore)
M. Zordan, 28/1/2004
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Ponte di Graetz trifase non controllato
Ponte di Graetz trifase non controllato
• Commutazione (passaggio della conduzione da
un diodo all’altro): incrocio tra le forme d’onda
delle tensioni di due fasi successive
• Tensioni di ingresso
• Tensione di uscita
• Correnti di fase
(alto valore indutt.)
Ponte di Graetz trifase non controllato
• Tensione continua d’uscita: differenza tra le
tensioni dell’uscita positiva e di quella negativa
Ponte di Graetz trifase controllato
• Uso di tiristori invece che diodi
• Ondulazione: di frequenza sei volte quella di
rete, sovrapposta al valore medio
• Ogni fase conduce per 120 gradi, sia in senso
positivo che negativo
• Se l’induttanza di carico ha valore elevato
l’oscillazione della corrente d’uscita è ridotta e le
correnti di fase hanno forma d’onda quasi
rettangolare, in fase con le rispettive tensioni
M. Zordan, 28/1/2004
• I tiristori consentono di ritardare l’istante di
commutazione
• Comando di accensione ad ogni tiristore sia nel
semiponte positivo che in quello negativo,
ritardato dell’angolo rispetto all’istante di
commutazione naturale
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Ponte di Graetz trifase controllato
• Accensione del tiristore: polarizzazione inversa e
spegnimento naturale del tiristore in conduzione
Ponte di Graetz trifase controllato
• Regolazione della tensione
• Il ritardo di commutazione provoca fronti ripidi
nella forma d’onda della tensione prodotta sul
carico c.c.
• Il valor medio della tensione d’uscita diminuisce
all’aumentare di (negativo per > 90°)
Ponte di Graetz trifase controllato
• Tensione media di uscita
(proporzionale a cos( ))
M. Zordan, 28/1/2004
Ponte di Graetz trifase controllato
• Sfasamento
delle correnti
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Ponte di Graetz trifase controllato
Ponte di Graetz trifase controllato
• Per > 90° la tensione d’uscita si inverte mentre
la corrente rimane positiva (potenza negativa:
generazione da c.c. a c.a.)
Ondulazione di corrente
• La potenza nelle fasi diventa anch’essa negativa
(la componente fondamentale di corrente è
sfasata più di 90° rispetto alla corrispondente
tensione)
• Con valori limitati della componente induttiva
dell’impedenza di carico c.c.:
• La corrente delle fasi in c.a. si allontana
dall’andamento rettangolare
• Si ha una sensibile ondulazione nel carico in c.c.
• Margine per le commutazioni dei tiristori:
si limita
150°
Ponte di Graetz monofase controllato
• Uso di tiristori invece che diodi
Ponte di Graetz monofase controllato
• Accensione dei tiristori comandati:
polarizzazione inversa e spegnimento naturale
degli altri due tiristori che erano in conduzione
• Funzionamento analogo al ponte trifase
• Commutazioni ogni 180 gradi e contemporanee
nei due semiponti (positivo e negativo)
• Tensione media di uscita
proporzionale a cos( ):
M. Zordan, 28/1/2004
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Ponte di Graetz monofase controllato
• Correnti nel ponte:
Convertitori CA/CA a TRIAC
• TRIAC: due SCR in parallelo (in verso opposto)
con un unico elettrodo di comando
• Spegnimento del TRIAC: al cessare della
corrente che lo attraversa
• Corrente di fase ritardata di un angolo
(analogamente al caso trifase)
• Regolazione: si ritarda l’accensione di un angolo
a rispetto all’inizio del semiperiodo (l’ampiezza
della componente fondamentale viene ridotta)
Convertitori CA/CA a TRIAC
Convertitori CA/CA a TRIAC
Tensioni e correnti su un carico induttivo (
= 10°)
• La regolazione deforma la tensione e la corrente
sul carico introducendo uno sfasamento ed una
grande quantità di armoniche
• Filtraggio delle armoniche di corrente da parte
del carico se induttivo
• Componente di prima armonica I1 di corrente su
carico resistivo-induttivo in funzione dell’angolo
M. Zordan, 28/1/2004
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