CAPITULO IV

INTRODUCCIONLos conversores CC-CC, son destinados a controlar el flujo de potencia eléctrica entre una fuente de tensión y una fuente de corriente (reductores) y entre una fuente de corriente y una fuente de tensión (elevadores)→(conversores directos)

En el caso que se desee controlar el flujo de potencia entre dos fuentes de corriente se debe emplear el conversor a acumulación capacitiva, y si se desea controlar el flujo de potencia entre dos fuentes de tensión se debe emplear el conversor a acumulación inductiva →(conversores indirectos)..

Los convertidores continua-continua son ampliamente utilizados en las aplicaciones que requieren un abastecimiento de potencia en régimen de corriente continua, por lo tanto su uso está muy extendido en trabajos con motores DC.

Este tipo de convertidores suelen estar conectados a una red que ofrece una tensión continua no regulada obtenida de la rectificación, esta tensión, que se convertirá en la tensión de entrada al convertidor, puede fluctuar (oscilar) debido a la naturaleza senoidal de la tensión rectificada.

Por consiguiente los convertidores Continua-Continua son utilizados para convertir una tensión de entrada no regulada en una salida controlada de corriente continua donde se controlará el valor medio de tensión a la salida del convertidor.

Este tipo de convertidores habitualmente van acompañados de un transformador a modo de aislante que evite los problemas derivados de los retornos por tierra.

Conversor CC – CC a acumulación inductiva

Estructura.

Figura 3 Convertidor a Acumulación inductiva

iS i

L

iD

Principio de funcionamiento

1) Interruptor S en ON→D en OFF, la energía proveniente de E1 es acumulada en el inductor L.

2)Interruptor S en OFF→D en ON, la energía acumulada en el inductor L es transferida a la fuente E2, mediante D.

Las formas de onda del circuito conversor para conducción continua :

Figura 4

En régimen permanente el flujo en el inductor no aumenta ni disminuye en un periodo de funcionamiento por lo tanto:

tatc

tc T

tcLL dtvdtv

0

dtvdtdv LL

Reemplazando:

T

tc

tc

dtEdtE 20

1

aD

DEE

11

2

Con:

TtcD

Figura 5 Función de Transferencia del Convertidor a Acumulación Inductiva

Convertidor Reductor-Elevador

Convertidor Buck-Boost

Se puede observar que el conversor en cuestión puede ser reductor o elevador de tensión, este conversor es también conocido con el nombre de conversor Buck – Boost, se encuentra en aquellas fuentes conmutadas en las que se desea que la polaridad de la tensión de salida sea contraria a la existente a la entrada del convertidor

Conducción Discontinua.

Figura 6

20

0

2 ELItodiLdtE MAX

to

IMAX

TtoII MAX

mdc 2

tcLEIdiLdtE MAX

tc IMAX1

0 01 (1)

(2)

(3)

De la forma de onda de la corriente en to:

Análisis

totc

EE

1

2

Reemplazando (1),(2) en (3) tenemos:

REI med 1

2

1

2

EEa D

LRTa

2.

Si:

Entonces :

También:

22

2

2LaETDI mdc

con→

DL

RTD

D21

aaD

1

12

L

TRa

El límite de discontinuidad de la corriente en el inductor ocurre cuando:

también

Entonces:

disccon aa

Convertidor a acumulación inductiva con capacitor

iL

iC

Figura 7

Ldi Ev L I tcdt L

. .( )Uo ta Uo T tcIL L

igualando 1Uo DE D

..• .

Fig.8 Curvas principales de conducción continua

La relación de la tensión de salida entre la entrada:

DD

EVo

1

PRINCIPALES FORMULAS:

oE PP

ooEmd VIEI

DD

II

o

Emd

1

Considerando nulas las pérdidas en los dispositivos estáticos:

La relación de las corrientes esta dada por:

)2

)(1( MINMAXDmdo

IIDII

LfDE

DI

I oMAX 2)1(

Lf

DED

II oMIN 2)1(

tambien:

Para la ondulación de corriente y tensión:

LfEDI

Calculo de L , del convertidor:

MAXIfDEL

La corriente media suministrada por L a la carga es la propia corriente media que pasa por el diodo:

2 e, (1 )MAX MIN MIN MAX

L L IoE I I I I Itc DT D

Para IMIN

oc

DVVCfRo

cV

c

o

VfRoDVC

Durante el tiempo de conducción del interruptor, el capacitor C suministra energía a la carga, la corriente media de descarga durante el tiempo tc, es la propia corriente media en la carga.

Si el , es especificado procedemos al cálculo de C

0.c cc c

dV I ti C Vdt C

Entonces:

Conversor CC – CC a acumulación capacitiva

La estructura del conversor a acumulación capacitiva es:

Figura 9

I1 I2

QtcQta

tcItaI 21

En la primera etapa el interruptor estático se encuentra en OFF(corte) y la energía proveniente de la fuente I1 es acumulada en C por el diodo que también conduce a la corriente de carga I2.

En la segunda etapa de funcionamiento el interruptor permanece en ON(conducción) y el diodo D es polarizado inversamente y se bloquea, la energía acumulada en C es emanada a través del interruptor S para la fuente de corriente I2.

En régimen permanente la cantidad de carga que se entrega al capacitor en la primera etapa es igual a la cantidad de carga devuelta por el capacitor en la segunda etapa.

Principio de funcionamiento

Entonces

bD

DII

1

1

2

DD

EE

ba

11

1

2

En función de la razón cíclica:

De donde:

Fig.10 Característica de Transferencia del Conversor a Acumulación Capacitiva

Relación de corrientes

Convertidor Reductor-Elevador

Convertidor Cuk

I1+I2

I1

I2

I1+I2

∆Vc

Principales formas de onda

Conducción continua

Conducción discontinua

ot

CMAXoc T

VtdttvT

E0

2 2)(1

oCMAX

t

cc tCIVdti

Cv

o2

0

1

Tensión media en la carga:

También:

VCMAX

Tensión en la carga

En 0-to

(1)

CtaIVI

CV CMAX

ta

CMAX1

01

1 :

)1(22

1 22

1

2 DRoCTb

RoCTD

II

1

22)1(

1EE

TRoC

Da

En 0 - ta (2)

disccont aa

TRoC

DDD 2

11

1

TRoC

TRoC

EEaCRIT 21

2

1

2

Para el limite de discontinuidad

De donde obtenemos:

Analizar el funcionamiento del convertidor y graficar , Analizar el funcionamiento del convertidor y graficar , Vc,Vs,Vd,iVc,Vs,Vd,iEE,io,ic,Vco, i,io,ic,Vco, ico co y Voy Vo

FIN DE LA PRESENTACION.

GRACIAS.