Análisis General de un Rectificador de 12 pulsos
- Para el estudio del rectificador se supondrá lo siguiente:
- La fuente de poder presenta voltajes sinusoidales de amplitud y frecuencia balanceados.
- Los tiristores se considerarán con resistencia nula en la conducción y con resistencia infinita en la no conducción; es decir un rectificador sin pérdidas.
- El disparo de los tiristores se considerará simétrico para cada uno de ellos y sin fallas.
- El rectificador de 12 pulsos consiste en la conexión de dos rectificadores de 6 pulsos alimentados mediante un transformador con dos secundarios o a través de dos transformadores. En ambos casos, la conexión de la alimentación del rectificador debe ser uno en "estrella" y el otro en "delta". Esto produce un desfase de 30º entre los respectivos voltajes de alimentación, lo que se traduce en un voltaje en la carga con un menor nivel de ripple además de una corriente de entrada al rectificador con una característica bastante más sinusoidal (con menos distorsión).
- El rectificador de 12 pulsos se utiliza para amplificar, ya sea el voltaje o la corriente en la carga y ésto se hace conectando los rectificadores de 6 pulsos en serie o en paralelo respectivamente. La corriente que el rectificador absorbe de la red es la misma, independiente de la configuración utilizada, por lo que una consecuencia inmediata en el uso de un rectificador de 12 pulsos -desde el punto de vista armónico- son los menores niveles de distorsión que éste causa.
- Se presenta a continuación la configuración típica de un rectificador de 12 pulsos utilizada para amplificar voltaje en la carga (conexión en serie de los rectificadores puente de 6 pulsos).
Figura Nº1: Modelo de un Rectificador de 12 pulsos
- El análisis de un rectificador de 12 pulsos se basa en todo lo obtenido para el rectificador de 6 pulsos. Vale decir, los conceptos referentes a la conducción de los tiristores, a la corriente y al voltaje de carga en función del ángulo de disparo y del ángulo de conmutación son igualmente válidos en el rectificador de 12 pulsos.
- La diferencia radica en que como éste consta de dos rectificadores de 6 pulsos, la corriente en el primario del transformador, es decir la que absorbe de la red, es la suma de las corrientes por cada rectificador de 6 pulsos. A su vez, el voltaje en la carga también es la suma de los voltajes individuales de cada rectificador. El voltaje en la carga (Vd), resulta entonces:
ecuación 1
- el voltaje Vd tendrá en un ciclo de operación 12 pulsos en su ripple, pero este será de mucho menor amplitud que el de 6 pulsos.
- A continuación se muestra la corriente resultante que se observa por el lado primario del transformador de alimentación.
Figura Nº2: Corriente del Rectificador de 12 pulsos, lado primario
- Si se analiza la corriente de un rectificador de 12 pulsos, se encuentra que la serie de Fourier que representa a esta señal es:
ecuación 2
- Esta serie sólo contiene armónicas de orden (12k±1). Las corrientes armónicas de orden (6k±1) con k impar, circulan entre los secundarios del transformador pero no penetran a la red. Es importante señalar que si el sistema no es simétrico entre sus fases, ya sea desbalanceado o con carga no simétrica, entonces las armónicas de orden (6k±1) con k impar no desaparecerán por completo, existiendo en el primario algunas de éstas armónicas con menor amplitud.
- Este análisis previo corresponde a corrientes de formas de onda ideales, es decir completamente filtradas y sin ángulo de conmutación. Sin embargo, en la práctica los transformadores de reducción que alimentan a los rectificadores presentan inductancias no despreciables que limitan las variaciones de corrientes. Esto provoca la aparición del ángulo de conmutación en las formas de onda de corriente.
- Al variar la corriente de entrada al rectificador varía también la amplitud de las armónicas que se inyectan al sistema. No se modifican ni el orden, ni la secuencia de las armónicas presentes, sólo la amplitud de éstas , ya que la forma de onda de las corrientes es sólo suavizada por el ángulo de conmutación. Sin embargo, la variación que se produce en la amplitud no es significativa.
- Para un análisis que incluya el fenómeno de la conmutación, ver las referencias [1], [2]..
- A continuación se presentan los índices armónicos "teóricos" de corriente que inyectan estos rectificadores hacia el lado alterno.
Armónicas de corriente
inyectadas por un rec. de 12 pulsos
| Armónica | 11 | 13 | 23 | 25 | 35 | 37 | 47 | 49 |
| %Fund. | 9.0 | 7.6 | 4.3 | 4.0 | 2.8 | 2.7 | 2.1 | 2.0 |
- REFERENCIAS
- [1]: Rashid, M.H., "Power Electronics"
- [2]: Buhler, H., "Electrónica de Potencia"
- [3]: Arrillaga, J., "Power System Harmonics"
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