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• Wilbert Amanca Cordova

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INVERSORES Los inversores con tiristores suelen clasificarse, con arreglo al procedimiento de bloqueo de sus tiristores en: Inversores de bloqueo natural en los que los tiristores se bloquean en el transcurso normal de funcionamiento del circuito de potencia. Inversores de bloqueo forzado en los que los tiristores se bloquean mediante componentes auxiliares especialmente dispuestos al efecto.

EL CIRCUITO DE MAPHAM Estos inversores funcionan a base de la resonancia de un circuito RLC más o menos complicado, en el que se generan ondas de tensión e intensidad alternativas con ayuda de los tiristores. La intensidad de éstos se hace nula en ciertos instantes del proceso de resonancia y los tiristores se bloquean espontáneamente. La carga forma parte del circuito RLC, pero su variación dentro de los márgenes previstos no debe modificar sustancialmente el funcionamiento del circuito. Las ondas de salida suelen ser senoidales en mayor o menor grado sin necesidad de filtros adicionales. Podría considerarse que el circuito RLC es a la vez el circuito de bloqueo de los tiristores y el filtro de c.a. Un circuito muy representativo de estos inversores es el de Mapham , bloqueado por un circuito resonante cuyo condensador está en paralelo con la carga. Consiste básicamente en un circuito resonante doble L1C y L2C con el condensador común y las bobinas no acopladas, ambas de inductancia L.

Para facilitar su estudio vamos a suponer primeramente que funciona en vacío y con un período de la tensión de salida doble del de resonancia. Asimismo se sustituyen las parejas tiristor-diodo por interruptores ideales. Analisis en un perioto T Intervalo O-T/2 Supóngase que inicialmente está el condensador descargado y.los interruptores abiertos. En el instante t = 0 se cierra IN, y en el circuito oscilante Ll-C- batería, con ecuaciones de definición

En el circuito real, el primer semiperíodo de iL1 sería conducido por TI y el segundo por D1, bloqueándose espontáneamente aquél para t = Tr/2. El circuito ideal seguiría oscilando indefinidamente pero suponemos que se abre IN1 al final del primer semiperíodo, en que iL1 y uc son nulos, quedando todo en la misma situación que al principio. Intervalo T/2-T Se cierra IN2 permaneciendo IN1, abierto. La onda de intensidad iL2 es igual a iL2 para el intervalo anterior. Como circula por el condensador en sentido contrario a iL1, la onda de tensión en el mismo es igual y de sentido contrario a la del intervalo 0- T/2. El circuito ideal L2C seguiría oscilando indefinidamente pero en el instante t = T se abre IN2 para volver a cerrar IN1, y comenzar un nuevo ciclo de funcionamiento. En el circuito real, el primer semiperíodo de iL2 sería conducido por T2 y el segundo por .D2, como puede fácilmente deducirse según el sentido de circulación.

ANÁLISIS DEL CIRCUITO REAL Se aprecia que la tensión de salida uc, obtenida con el funcionamiento explicado, se compone de períodos de cosenoide yuxtapuestos con valor de pico UB, que puede considerarse como una onda senoidal de período T = 2Tr y distorsión elevada. Con el fin de reducir ésta deben acortarse los intervalos entre cierres de los interruptores a un tiempo T/2 inferior a 2𝜋√𝐿𝐶, de forma que cada uno de los circuitos oscilantes comienza a funcionar cuando todavía no se ha anulado la intensidad en el otro. El circuito es ahora de análisis mucho más complicado, habiendo justificado su autor que la distorsión mínima de la tensión de salida se obtiene con un período de funcionamiento T=2,7 𝜋√𝐿𝐶 En la figura 14.3 se presentan las ondas principales de tensión e intensidad con carga resistiva, junto con los impulsos de disparo de los tiristores que pueden ser de corta duración porque no existe la posibilidad de que un tiristor deje de conducir y deba volver a conducir dentro de un período. La onda de tensión uc puede justificarse a partir de la figura 14.2 considerando que al acercarse los disparos, permaneciendo fijo el período de resonancia del circuito, han desaparecido las inflexiones que presenta para t = T/2 y t = T. La intensidad de carga tiene la misma forma que la tensión de salida por ser la carga resistiva. Las intensidades iL1 e iL2 han aumentado sus impulsos positivos conducidos por los tiristores y disminuido los negativos conducidos por los diodos, debido a la intensidad de carga superpuesta a la de oscilación. El tiempo de bloqueo tb de que disponen los tiristores desde que cesa la intensidad de ánodo hasta que deben soportar tensión positiva ánodo-cátodo es el mismo tiempo de conducción de los diodos. Si la intensidad de la carga fuera excesiva, los impulsos de corriente de los diodos acabarían por desaparecer y los tiristores no se bloquearían, produciéndose un cortocircuito entre los extremos de la batería. Este hecho limita la potencia disponible a la salida del inversor, que viene a ser del orden de un tercio de la potencia reactiva manejada por el condensador.

La onda de tensión del tiristor T1, uT1, para los períodos de no conducción del mismo ni del diodo DI, puede deducirse a partir de la onda de tensión en el condensador considerando que la tensión uL1 es nula por serlo iL1 con lo que UT1 = Ub/2 — uc — uL1 = U b/2 — uc (14.12) El flanco de subida tiene una du/dt limitada por una red RC en paralelo con TI. La red no aparece en el circuito de la figura 14.1. De la misma forma puede deducirse la onda de tensión de T2. Este circuito es apropiado para funcionamiento a frecuencia alta comprendida entre 400 Hz y 25 kHz. El funcionamiento a frecuencia menor es menos adecuado por el tamaño relativamente alto que adquieren el condensador y las bobinas. A frecuencias mayores hay dificultades para disponer de tiristores con tiempo de apagado suficientemente bajo. El tipo de bloqueo a que somete a los tiristores es estático para frecuencias bajas y dinámicas con frecuencias altas. Además de la configuración estudiada, que se puede asimilar a la de batería de toma media, el inversor de Mapham puede montarse en configuración puente y de transformador de toma media.