Convertitori e regolatori a tiristori

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1 Convertitori e regolatori a tiristori Raddrizzatori controllati e non Convertitori a tiristori Ponti di Graetz controllati/non controllati, monofase e trifase Regolatori ca/ca a Triac Importanza del carico: resistivo o induttivo Componenti di potenza: diodi (conv. non controllati) tiristori (conv. controllati) Ponte di Graetz Monofase non controllato 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 1

2 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.) Tensione continua d uscita: differenza tra le tensioni dell uscita positiva e di quella negativa 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 Uso di tiristori invece che diodi 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 M. Zordan, 28/1/2004 2

3 Accensione del tiristore: polarizzazione inversa e spegnimento naturale del tiristore in conduzione 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 ) Tensione media di uscita (proporzionale a cos( )) Sfasamento delle correnti M. Zordan, 28/1/2004 3

4 Per > 90 la tensione d uscita si inverte mentre la corrente rimane positiva (potenza negativa: generazione da c.c. a c.a.) La potenza nelle fasi diventa anch essa negativa (la componente fondamentale di corrente è sfasata più di 90 rispetto alla corrispondente tensione) Margine per le commutazioni dei tiristori: si limita 150 Ondulazione di corrente 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. 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 4

5 Ponte di Graetz monofase controllato Correnti nel ponte: TRIAC: due SCR in parallelo (in verso opposto) con un unico elettrodo di comando Corrente di fase ritardata di un angolo (analogamente al caso trifase) Spegnimento del TRIAC: al cessare della corrente che lo attraversa Regolazione: si ritarda l accensione di un angolo a rispetto all inizio del semiperiodo (l ampiezza della componente fondamentale viene ridotta) 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 5