- Para la máquina eléctrica giratoria, consulte Convertidor giratorio
Un cicloconvertidor ( CCV ) o un cicloinversor convierte una forma de onda de CA de amplitud constante y frecuencia constante en otra forma de onda de CA de una frecuencia más baja sintetizando la forma de onda de salida de los segmentos de la fuente de CA sin un enlace de CC intermedio ( Dorf 1993 , págs. 2241-2243) y Lander 1993 , p. 181). Hay dos tipos principales de CCV, el tipo de corriente circulante o el tipo de modo de bloqueo, siendo la mayoría de los productos comerciales de alta potencia del tipo de modo de bloqueo. [2]
Caracteristicas
Mientras que los dispositivos de conmutación SCR controlados por fase se pueden usar en toda la gama de CCV, los CCV basados en TRIAC de bajo costo y baja potencia están inherentemente reservados para aplicaciones de carga resistiva. La amplitud y la frecuencia del voltaje 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 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 el número de pulsos de puentes de dispositivos de conmutación en configuración de fase desplazada aumenta en la entrada de CCV. En general, los CCV pueden tener configuraciones de entrada / salida monofásica / monofásica, trifásica / monofásica y trifásica / trifásica; sin embargo, la mayoría de las aplicaciones son trifásicas / trifásicas. [1]
Aplicaciones
El rango de potencia nominal competitiva de los CCV estandarizados varía desde unos pocos megavatios hasta muchas decenas de megavatios. Los CCV se utilizan para accionar polipastos de minas , motores principales de laminadores, [4] molinos de bolas para procesamiento de minerales, hornos de cemento , sistemas de propulsión de barcos , [5] motores de inducción de rotor bobinado con recuperación de deslizamiento (es decir, accionamientos Scherbius) y aviones de 400 Hz Generación de energía. [6] La salida de frecuencia variable de un cicloconvertidor se puede reducir esencialmente a cero. Esto significa que los motores muy grandes se pueden arrancar a plena carga a revoluciones muy lentas y llevarlos gradualmente a la velocidad máxima. Esto tiene un valor incalculable con, por ejemplo, los molinos de bolas , ya que permite comenzar con una carga completa en lugar de la alternativa de tener que arrancar el molino con un barril vacío y luego cargarlo progresivamente hasta su capacidad máxima. Un "arranque duro" a plena carga para tal equipo esencialmente sería aplicar toda la potencia a un motor parado. La velocidad variable y la inversión son esenciales para procesos como las acerías laminadas en caliente. Anteriormente, se utilizaban motores de CC controlados por SCR, que necesitaban un servicio regular de escobillas / conmutadores y ofrecían una menor eficiencia. Los motores síncronos impulsados por cicloconvertidor necesitan menos mantenimiento y brindan mayor confiabilidad y eficiencia. Los CCV de puente monofásico también se han utilizado ampliamente en aplicaciones de tracción eléctrica para, por ejemplo, producir energía de 25 Hz en los EE. UU. Y de 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]
Armónicos
La operación CCV crea armónicos de corriente y voltaje en la entrada y salida de la CCV. Los armónicos de línea de CA se crean en la entrada de CCV de acuerdo con la ecuación,
- f h = f 1 ( k q ± 1) ± 6 n f o , [9]
dónde
- f h = frecuencia armónica impuesta a la línea de CA
- k y n = números enteros
- q = número de pulso (6, 12...)
- f o = frecuencia de salida de la CCV
- El primer término de la ecuación representa los componentes armónicos del convertidor de número de pulsos que comienzan con la configuración de seis pulsos
- El segundo término de la ecuación denota las frecuencias características de la banda lateral del convertidor, incluidos los interarmónicos y subarmónicos asociados.
Referencias
- Referencias en línea
- ↑ a b Bose, Bimal K. (2006). Electrónica de potencia y accionamientos de motores: avances y tendencias . Amsterdam: académico. pag. 126. ISBN 978-0-12-088405-6.
- ^ Klug, Dieter-Rolf; Klaassen, Norbert (2005). "Accionamientos de media tensión de alta potencia: innovaciones, cartera, tendencias". Conferencia europea sobre electrónica de potencia y aplicaciones . pag. 5. doi : 10.1109 / EPE.2005.219669 .
- ↑ a b Bose (2006), pág. 153
- ^ Watzmann, Marcus Watzmann; Raskowetz, Steffen (septiembre-octubre de 1996). "Laminador chino para flejes de aluminio de grado extra alto" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de marzo de 2014 . Consultado el 5 de agosto de 2011 . Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ Pakaste, Risto; et al. (Febrero de 1999). "Experiencia con sistemas de propulsión Azipod a bordo de embarcaciones marinas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 19 de marzo de 2012 . Consultado el 28 de abril de 2012 . Cite journal requiere
|journal=
( ayuda ) - ^ Bose (2006), p. 119
- ^ Heydt, GT; Chu, RF (abril de 2005). "El impacto de la calidad de la energía de las estrategias de control del cicloconvertidor". Transacciones IEEE sobre suministro de energía . 20 (2): 1711-1718. doi : 10.1109 / tpwrd.2004.834350 .
- ^ ACS 6000c. "Aplicación de cicloconvertidor para control de par y velocidad de alto rendimiento de motores síncronos de 1 a 27 MW" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 19 de julio de 2011 . Consultado el 29 de abril de 2012 .
- ^ IEEE Std 519 (1992). "Prácticas y requisitos recomendados por IEEE para el control de armónicos en sistemas de energía eléctrica". IEEE: 25. doi : 10.1109 / IEEESTD.1993.114370 . Cite journal requiere
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( ayuda )
- Referencias generales
- Dorf, Richard C., ed. (1993), Manual de ingeniería eléctrica , Boca Raton: CRC Press, ISBN 0-8493-0185-8
- Lander, Cyril W (1993), Power Electronics (3.a ed.), Londres: McGraw-Hill, ISBN 0-07-707714-8