Convertidores de continua a continua Fuentes de tensin

Convertidores de continua a continua. Fuentes de tensión

¿Qué es un convertidor CC-CC? Fuente primaria de energía eléctrica + V 1 I 1 Carga Convertidor CC-CC V 2/V 1 = I 1/I 2 = Relación de conversión Flujo de potencia I 2 V 2 • • • Iluminación Transporte Electromedicina Física aplicada Telecomunicaciones Equipos portátiles

Convertidores conmutados • Directos. La fuente de alimentación siempre quedará conectada a la carga • Indirectos La fuente de alimentación se conecta a la carga mediante un elemento de almacenamiento de energía.

Regulador lineal. Idea básica Realimentación R (Carga)

Regulador lineal. Rendimiento Ig VT + IR + Vg VO - IR I g = (VO·IR) / (Vg·Ig) VO / V g L El rendimiento depende de la tensión de entrada. L El convertidor sólo puede reducir la tensión de entrada.

Convertidor CC-CC. Idea básica + Vg Carga VO PWM - Regulador conmutado Regulador lineal Vg VO Ts t Carga

Convertidor CC-CC. Idea básica + VO PWM Vg - Filtro + Vg VO pasabajos VF - + VO - Vg t D: ciclo de trabajo = t. ON/T VF Vg D·T T VO t

Convertidores directos Convertidor Reductor. Idea básica + Vg VF - Vg Filtro pasabajos + - VF + VO Vg VO t VF - + VO - este diodo permite dar camino a la corriente del inductor cuando se abre la llave

Convertidor directo Reductor Hipótesis del análisis: • Estado estacionario Func. conmutación • S >> 0 (= 1/ LC) V 0 cte. t • Modo de conducción continuo (MCC). i. S= i. L i. S Vi i. L i. D Vi VO i. L + - VO t i. S t Durante D·T i. D + i. D= i. L - VO Durante (1 -D)·T t d·T T

Convertidor directo Reductor Relación de conversión Vo/Vi + v. L = 0 Vi - + IO i. L i. C = 0 R VO - • En estado estacionario v. L = 0 (Vg- VO)DT - VO(1 -D)T = 0 VO = Func. conmutación t i. L IO t DVi A DT i. C = 0 i. L = IO = VO/R Vi- VO A T t - VO

Convertidor directo Reductor Características v. S + i. S IO + Vi v. D - + i. L i. D • Tensiones máximas R VO - • Aplicación del balance de potencias i. S = IOVO/Vi i. S = IOD • Corriente media por el diodo i. D = i L - i S v. S max = v. D max = Vi i. D = IO(1 -D) i. S i. D DT T t t

Convertidores directos + v. S Vi v. D - + v. D - Reductor VO + Del convertidor reductor al elevador + Vi - v. S Elevador Siempre VO<Vi Siempre VO>Vi v. S max = v. D max = VO VO

Hipótesis del análisis: Convertidor directo Elevador • Estado estacionario • T >> (=RC) V 0 cte. • Modo de conducción continuo (MCC). i. L i. D IO i. L = i S R Vi VO i. S Vi • Balance voltios·segundos Vi·d·T+(Vi-VO)·(1 -d)·T = 0 VO = Vi/(1 -d) • Balance de potencias i. L = IO·VO/Vi i. S = i. L·d i. D = i. L·(1 -d) Durante d·T i. L = i D Vi + - VO Durante (1 -d)·T Mando t i. L t i. S i. D d·T T t t

Convertidores indirecto Convertidor reductor-elevador Vi + d 1 -d - Reductor V 1 -d d + - Vo Elevador VO/Vi = (VO/V )·(V/Vi ) = d/(1 -d) d VO Vi Vi 1 -d VO

Convertidor indirecto Reductor-elevador A 1 -D D 1 -d - + VO Vg VO d v. L Vi R B A B Vi B Durante D·T A + VO Durante (1 -D)·T +

Vi 1 -D + D v. S + Convertidor indirecto Reductor-elevador - v. D - + VO Vi VO v. L - R + • Balance voltios·segundos Vi·d·T - VO·(1 -D)·T = 0 VO = Vi·D/(1 -D) • Tensiones máximas v. S max = v. D max = Vi+VO= Vi/(1 -D) ATE Univ. de Oviedo SISAL 038. 00

Convertidor indirecto Reductor-elevador i. S Vg i. D Mando - IO VO i. L R + • Corriente media por el diodo i. D = IO = VO/R • Balance de potencias i. S = IO·VO/Vg i. S = IO·d/(1 -d) • Corriente media por la bobina i. L = i D + i S i. L = IO/(1 -d) t i. L t i. S i. D d·T T t t

Modo de conducción en los tres convertidores i. L R 1 • Al variar IO varía el valor medio de i. L t i. L R 2 > R 1 i. L t i. L Rcrit > R 2 i. L t • Al variar IO no varían las pendientes de i. L (dependen de Vg y de VO) Todos los casos corresponden al llamado “modo de conducción continuo” (MCC), en el que es válido todo lo estudiado Este es el caso crítico (MCCr)

Modo de conducción en los tres convertidores i. L Rcrit i. L R 3 > Rcrit i. L ¿Qué pasa si R > Rcrit ? En principio continua el modo continuo R 3 > Rcrit i. L t Modo de conducción discontinuo (MCD)

MDC sobre el reductor-elevador Mando VO Vi t i. L t i. D v. L + i. D Vi (d·T) (d’·T) VO Vi (1 -d-d’)·T t Vi Existen 3 estados distintos: d·T VO Vi t d’·T T VO> Vi·D/(1 -D) • Conduce el transistor (D·T) • Conduce el diodo (D’·T) • No conduce ninguno (1 -D-D’)·T VO

MCD Reductor-elevador Relación de transformación i. Lmax i. L i. D v. L + d·T t i. Lmax VO Vi (d·T) i. D VO = L·i. Lmax/(d’·T) t Vi Vi (d’·T) - d’·T T VO Vi = L·i. Lmax/(d·T) t VO i. D = i. Lmax·d’/2 i. D = VO/R Relación de transformación F=VO/ Vi : F =d/(k)1/2 , siendo: k =2·L / (R·T)

MCD Reductor-elevador Relaciones de conversión Elevador Reductor MCC MCD F=d F= 1+ 2 F= 1+ 4·k 1+ 2 d F= 1 1 -d 4·d 2 1+ k 2 k = 2·L / (R·T) Reductorelevador d F= 1 -d F= d k