Appunti - Elettrotecnica - Elettronica di potenza - a.a. 2015/2016 PDF

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Appunti - Elettrotecnica di potenza - a.a. 2015/2016...

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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 a h b

0  k 1

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

R0

v2 di2  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

 

L

di 2V1 per t    2V1 sin( t )  i   cos(t)  I 0 dt L 2V1 2V1 I    0 L cos   (cos   cos t ) i L

i0 %

Variatore di corrente alternata (carico puramente induttivo) Corrente: 2V1 (cos   cos t ) L si annulla per: i



2

t    2   Deve essere:





 

       / 2

Variatore di corrente continua (Chopper) Tp

v2

tc

tD V1

V2

t

aa

t

as

t

i1 V2 

tc V1 tc  t d



t I1  c I 2 tc td

V1 I1  V2 I 2



I1

I2

t

iD ID

I2

t

INVERTER

Convertitori di frequenza

v1

vi

v2

f1

fi  0

f2

%

%...