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Cicloconvertidor

Topología del cicloconvertidor de modo de bloqueo [ 1 ] Un cicloconvertidor ( CCV ) o cicloinversor convierte una forma de onda de CA de amplitud y frecuencia constantes en otra...

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Topología del cicloconvertidor de modo de bloqueo [ 1 ]

Un cicloconvertidor ( CCV ) o cicloinversor convierte una forma de onda de CA de amplitud y frecuencia constantes en otra forma de onda de CA de menor frecuencia mediante la síntesis de la forma de onda de salida a partir de segmentos de la fuente de alimentación de CA sin un enlace de CC intermedio ( Dorf 1993 , pp. 2241–2243 y Lander 1993 , p. 181 ). Existen dos tipos principales de CCV: el de corriente circulante y el de modo de bloqueo; la mayoría de los productos comerciales de alta potencia son del tipo de modo de bloqueo. [ 2 ]  

Características

Mientras que los rectificadores controlados por semiconductores (SCR) controlados por fase pueden utilizarse en toda la gama de CCV, los CCV basados ​​en TRIAC de bajo coste y baja potencia están inherentemente reservados para aplicaciones con carga resistiva. La amplitud y la frecuencia de la tensión de salida de los convertidores son variables. La relación de frecuencia de salida a entrada de un CCV trifásico debe ser inferior a aproximadamente un tercio para los CCV en modo de corriente circulante o a la mitad para los CCV en modo de bloqueo. ( Lander 1993 , p. 188) [ 3 ] La calidad de la forma de onda de salida mejora a medida que aumenta el número de pulsos de los puentes del dispositivo de conmutación en la configuración de desplazamiento de fase en la entrada del CCV. En general, los CCV pueden tener configuraciones de entrada/salida monofásicas/monofásicas, trifásicas/monofásicas y trifásicas/trifásicas, siendo la mayoría de las aplicaciones trifásicas/trifásicas. [ 1 ] 

Aplicaciones

El rango de potencia competitiva de los CCV estandarizados abarca desde unos pocos megavatios hasta muchas decenas de megavatios. Los CCV se utilizan para accionar polipastos de minas , motores principales de laminadoras , [ 4 ] molinos de bolas para el procesamiento de minerales, hornos de cemento , sistemas de propulsión de barcos , [ 5 ] motores de inducción de rotor bobinado con recuperación de potencia de deslizamiento (es decir, accionamientos Scherbius) y  generación de energía de 400 Hz para aeronaves. [ 6 ] La salida de frecuencia variable de un cicloconvertidor se puede reducir prácticamente a cero. Esto significa que los motores muy grandes se pueden arrancar a plena carga a revoluciones muy bajas y aumentar gradualmente hasta la velocidad máxima. Esto es importante, por ejemplo, con los molinos de bolas , ya que permite arrancar con plena carga en lugar de tener que arrancar el molino con el tambor vacío y cargarlo progresivamente hasta su capacidad máxima. Un "arranque brusco" a plena carga para este tipo de equipos equivaldría a aplicar la máxima potencia a un motor bloqueado. La velocidad variable y la inversión de giro son esenciales para procesos como las acerías de laminación en caliente. Anteriormente, se utilizaban motores de CC controlados por SCR, que requerían un mantenimiento regular de las escobillas y el conmutador, y ofrecían una menor eficiencia. Los motores síncronos accionados por cicloconvertidor requieren menos mantenimiento y proporcionan mayor fiabilidad y eficiencia. Los cicloconvertidores monofásicos también se han utilizado ampliamente en aplicaciones de tracción eléctrica para, por ejemplo, generar  energía a 25 Hz en EE. UU. y a 16  2/3  Hz en Europa. [ 7 ] [ 8 ]

Mientras que los convertidores controlados por fase, incluidos los CCV, están siendo reemplazados gradualmente por convertidores autocontrolados PWM más rápidos basados ​​en IGBT , GTO , IGCT y otros dispositivos de conmutación, estos convertidores clásicos más antiguos todavía se utilizan en el extremo superior del rango de potencia nominal de estas aplicaciones. [ 3 ]

Armonía

El funcionamiento del CCV crea armónicos de corriente y voltaje en la entrada y salida del CCV. Los armónicos de la línea de CA se crean en la entrada del CCV según la ecuación [ 9 ].

f h = f 1 ( k q ±1) ± 6 n f o ,

dónde

  • f h es la frecuencia armónica impuesta en la línea de CA,
  • k y n son números enteros,
  • q es el número de pulso (6, 12, ...),
  • f o es la frecuencia de salida del CCV,
  • El primer término de la ecuación representa los componentes armónicos del convertidor de número de pulsos comenzando con una configuración de seis pulsos, y
  • El segundo término de la ecuación representa las frecuencias características de banda lateral del convertidor, incluyendo los interarmónicos y subarmónicos asociados.

Referencias

Referencias en línea
  1. 1 2 Bose, Bimal K. (2006). Electrónica de potencia y accionamientos de motores  : avances y tendencias . Ámsterdam: Academic. pág.  126. ISBN 978-0-12-088405-6.
  2. ↑ Klug, Dieter-Rolf; Klaassen, Norbert (2005). "Accionamientos de media tensión de alta potencia: innovaciones, cartera de productos, tendencias". Conferencia Europea sobre Electrónica de Potencia y Aplicaciones . pág. 5. doi : 10.1109/EPE.2005.219669 . 
  3. 1 2 Bose (2006), pág. 153
  4. ↑ Watzmann, Marcus Watzmann; Raskowetz, Steffen (septiembre-octubre de 1996). "Laminadora china para fleje de aluminio de calidad extra alta" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 27 de marzo de 2014. Recuperado el 5 de agosto de 2011 .{{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  5. ↑ Pakaste, Risto; et al. (febrero de 1999). "Experiencia con sistemas de propulsión Azipod a bordo de buques marinos" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 19 de marzo de 2012. Recuperado el 28 de abril de 2012 . {{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  6. ↑ Bose (2006), pág. 119
  7. ↑ Heydt, GT; Chu, RF (abril de 2005). "El impacto en la calidad de la energía de las estrategias de control de cicloconvertidores". IEEE Transactions on Power Delivery . 20 (2): 1711– 1718. doi : 10.1109/tpwrd.2004.834350 . S2CID 7595032 . 
  8. ↑ ACS 6000c. "Aplicación de cicloconvertidor para el control de velocidad y par de alto rendimiento de motores síncronos de 1 a 27 MW" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 19 de julio de 2011. Consultado el 29 de abril de 2012 .{{cite web}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  9. ↑ Norma IEEE Std 519 (1992). Prácticas y requisitos recomendados por la IEEE para el control de armónicos en sistemas de energía eléctrica . IEEE. pág. 25. doi : 10.1109/IEEESTD.1993.114370 . ISBN  978-0-7381-0915-2.{{cite book}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
Referencias generales
  • Dorf, Richard C., ed. (1993), The Electrical Engineering Handbook , Boca Raton: CRC Press, Bibcode : 1993eeh..book.....D , ISBN 0-8493-0185-8
  • Lander, Cyril W (1993), Electrónica de potencia (3.ª  ed.), Londres: McGraw-Hill, ISBN 0-07-707714-8