Ángulo de superposición de conmutación

Supongamos que tenemos un rectificador de diodo trifásico (no SCR, ignore los de la imagen) como en la imagen:

rectificador de diodo

Suponiendo que no tenemos inductancia de fuente y otras condiciones ideales, los diodos del 1 al 6 conducen en los siguientes ángulos (por supuesto, necesitamos agregar algo de carga):

Diodo 1: 30º < X < 150º
Diodo 4: 210º < X < 330º

Diodo 3: 150º < X < 270º
Diodo 6: 330º < X < 450º (= -90º)

Diodo 5: 270º < X < 390º (= -30º)
Diodo 2: 90º < X < 210º

Como vemos, cada uno de los diodos conducen exactamente 120º por ciclo . Además, la conducción de los diodos 1,3,5 y 4,6,2 no se superpone .

Sin embargo, tan pronto como observamos un escenario más realista y agregamos inductancia de fuente, los diodos comienzan a conducir más de 120º por ciclo debido al proceso de conmutación. Posteriormente, los ángulos de conducción comienzan a superponerse. Por ejemplo, el diodo 1 conduce de 20º a 160º y el diodo 3 conduce de 140º a 280º. Los diodos 1 y 3 se superponen 20º.

Mi pregunta es: ¿cómo se ven afectados el ángulo de conducción y el ángulo de superposición? Sé que cambia con la inductancia de la fuente y también con la carga actual en el lado de CC, pero me gustaría saber exactamente cómo. Hay muchas páginas que discuten el ángulo de disparo de los SCR en este caso, pero esto no es lo que me interesa (solo tengo diodos simples).

Debería buscar el puente medio controlado en su libro favorito (dos/tres SCR, dos/tres diodos), debería discutir esto en detalle.

Respuestas (1)

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Figura 1. Esquema para la simulación.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 2. Con las inductancias puestas a cero, la corriente suministrada por cada fase se enciende y apaga de manera inteligente en los puntos de cruce de voltaje. I 3 apagado para mejorar la legibilidad.

CIVIL : En un condensador I conduce V que conduce I en un L (inductor).

De lo anterior, podemos esperar que con la inductancia de la fuente, la corriente de la fuente retrasará el voltaje de la fuente.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 3. Gráfico de simulación de la Figura 1 con una inductancia de 20 mH en cada fase.

  1. Sin la inductancia de la fuente, esperaríamos que la fase azul, V1, suministre repentinamente corriente positiva cuando el voltaje azul exceda a los otros dos. En cambio, notamos que la corriente azul da un comienzo muy lento ya que L1 impide el cambio de corriente.
  2. Sin la inductancia de la fuente, esperaríamos que la fase azul, V1, se apagara repentinamente cuando la fase naranja, V2, exceda a V1. no lo hace En cambio, vemos un apagado perezoso cuando el inductor disipa su energía almacenada en la carga.
  3. Igual que (1) en el semiciclo negativo.
  4. Igual que (2) en el semiciclo negativo.

Para jugar con el simulador:

  • Presiona Editar en mi publicación.
  • Edite el esquema anterior.
  • Simulación en el dominio del tiempo de ejecución.

Lo configuré para mostrar de 100 a 150 ms para que las trazas fueran estables después del inicio.

  • Cancelar | Cancele cuando termine para no estropear mi respuesta.

Intente configurar L1, 2 y 3 a cero, 20 y 50 mH para ver el efecto.

Sin embargo, tan pronto como observamos un escenario más realista y agregamos inductancia de fuente, los diodos comienzan a conducir más de 120º por ciclo debido al proceso de conmutación.

Esto se debe al encendido y apagado perezoso claramente visible en la Figura 3. Compare la superposición de cero en la Figura 2 con la de 3.

Mi pregunta es: ¿cómo se ven afectados el ángulo de conducción y el ángulo de superposición?

¿Ayuda esta respuesta?


De los comentarios (1):

¿Podría explicarme también cómo este encendido/apagado perezoso afecta el voltaje y la corriente de CC?

Ejecute la simulación para ver. Agregue un NODO en la parte superior de la resistencia de carga. Mueva el símbolo GND a la parte inferior de la resistencia para que sea más fácil de entender el gráfico resultante.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 4. Debido a que, en este ejemplo, la carga es resistiva, el voltaje de carga seguirá la corriente de suministro. es decir, ¡es horrible!


De los comentarios (2):

Sin inductancia de fuente, el diodo D1 conduce entre 30º y 150º, por lo que 120º en total. Digamos que agregamos algo de inductancia para que ahora conduzca por 140º en total. ¿Significa esto que ahora conducirá de 20º a 160º (+10º al principio y +10º al final, tan simétrico)?

Eso suena correcto, pero observe en la Figura 3 que los diodos ya no se "endurecen" como lo hicieron en la Figura 2 no inductiva. En su ejemplo, se desvanecerían de 10 ° a 30 ° (centrados alrededor de 20 ° ) y se desvanece entre 140° y 160° (centrado alrededor de 150°).

¡Muchas gracias! Aunque su respuesta ayuda (para ser honesto, aún no leí una explicación tan clara y simple de cómo funciona la conmutación, ¡pulgar hacia arriba!), No es exactamente lo que estaba buscando. ¿Podría (hablando matemáticamente) explicarme cómo la inductancia de la fuente y la carga de CC afectan este ángulo superpuesto (o el tiempo de encendido/apagado perezoso)? ¡Muchas gracias!
No creo que pueda llegar a las matemáticas para eso. Va a ser complicado debido a la no linealidad causada por la transición debido a la superposición de fases. Le recomendaría que comenzara tratando de modelar un rectificador simple de media onda monofásico con inductancia en la fuente. Estoy seguro de que encontrará alguna orientación con una buena búsqueda en la web.
Ya veo, gracias. ¿Podría explicarme también cómo este encendido/apagado perezoso afecta el voltaje y la corriente de CC?
Ejecute la simulación para ver. Agregue un NODO en la parte superior de la resistencia de carga. Mueva el símbolo GND a la parte inferior de la resistencia para que sea más fácil de entender el gráfico resultante. Te daré una carrera.
Yo gano. Ver la actualización.
¡Gracias! Aterricé en una página interesante: technik-emden.de/~elmalab/projekte/ws9899/pe_html/ch05s4/… ... allí dice que el ángulo de superposición depende de 3 cosas: 1) ángulo de disparo, 2) corriente de enlace de CC, 3) fuente de inductancia
¿Puedo usar esos cálculos y simplemente decir que el ángulo de disparo = 0º, ya que tengo diodos y no SCR?
Creo que voy a empujarte por tu cuenta ahora. Ha ido más allá de mi capacidad sin invertir un tiempo considerable. Ese artículo debería ayudar. Solo tenga en cuenta que tienen inductancia en la carga y mi modelo no.
Muy bien, muchas gracias. ¡Tus respuestas fueron muy útiles!
¿Podría responderme solo una pregunta más que me molesta después de estudiar el ángulo de conmutación en este caso? Sin inductancia de fuente, el diodo D1 conduce entre 30º y 150º, por lo que 120º en total. Digamos que agregamos algo de inductancia para que ahora conduzca por 140º en total. ¿Significa esto que ahora conducirá de 20º a 160º (+10º al principio y +10º al final, tan simétrico)?
Ver la actualización.
Pero, eso no parece simétrico, ¿si el fade-in comienza temprano a los 10º, pero el fade-out termina a los 160º?