Análisis General de un Rectificador de 6 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.
- La configuración típica para un rectificador de 6 pulsos es la del rectificador puente trifásico, que consiste en dos rectificadores estrellas conectados en serie alimentados por la misma fuente. Este modelo se muestra a continuación:
Figura Nº1: Modelo de un Rectificador de 6 pulsos
- donde
Va, Vb, Vc: Red de alimentación trifásica, en baja tensión (Ej. 600 V).
Vd, Id:Tensión y Corriente rectificada
Lc: Inductancia equivalente desde el rectificador hacia la red alterna.
Ia, Ib, Ic: Corrientes de entrada al rectificador.
- En base al comportamiento del rectificador (tiristores), el voltaje observado a la salida de éste serán porciones de las formas de onda de los voltajes de cada fase, ya sea positivo o negativo, que van entre (alfa) y (alfa + 2*pi/3), ver Figura Nº2.
Figura Nº2: Señales en Rectificador (Pendiente)
- Se han realizado estudios detallados de este rectificador, determinándose que el voltaje medio ideal en la carga como función de (alfa) es de la siguiente forma:
ecuación 1
- donde Vdio corresponde al voltaje medio ideal en la carga, con ángulo de disparo alfa=0.
- Este voltaje es ideal debido a que no se considera la inductancia del transformador, la que produce el llamado efecto de conmutación. Si se considera este efecto, el voltaje de carga Vd disminuye en un factor Dx que se representa como:
ecuación 2
- Por lo tanto, el voltaje real a la salida del puente rectificador vendría dado por:
ecuación 3
- El fenómeno de conmutación no se tratará en detalle. Para conocer más acerca del tema revisar referencias [1], [2] y [3]
- La corriente de entrada típica de un rectificador de 6 pulsos se muestra en la Figura Nº3 (conexión Y-Y):
Figura Nº3: Corriente del Rectificador
- La serie de Fourier para esta corriente se muestra en la siguiente ecuación:
ecuación 4
- Se pueden hacer algunas observaciones útiles de esta ecuación:
- Ausencia de la tercera armónica
- Presencia de armónicas de orden (6k±1) para valores enteros de k
- Armónicas de orden 6k+1 son de secuencia positiva y las de orden 6k-1 son de secuencia negativa
- La magnitud r.m.s. de la corriente a frecuencia fundamental es:
- La magnitud r.m.s. de la corriente armónica de orden h es:
- Si el rectificador fuera alimentado por un transformador en conexión delta-estrella, la corriente por el lado AC sería de la forma:
Figura Nº4: Corriente del Rectificador D-Y Pendiente)
- La serie de Fourier para esta corriente se muestra en la siguiente ecuación:
ecuación 5
- que sólo difiere de la serie para la conexión estrella-estrella del transformador, en la secuancia de rotación de las armónicas de orden (6k±1) para los valores impares de k, es decir la 5ª, 7ª, 17ª, 19ª, etc., siendo el orden y la amplitud de las armónicas inyectadas el mismo. Por esto, la conexión del transformador de alimetación de un rectificador de 6 pulsos no presentará mayor importancia desde el punto de vista de inyección armónica.
- 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 6 pulsos
| Armónica | 5 | 7 | 11 | 13 | 17 | 19 | 23 | 25 |
| %Fund. | 20.0 | 14.2 | 9.0 | 7.6 | 5.8 | 5.2 | 4.3 | 4.0 |
- REFERENCIAS
- [1]: Rashid, M.H., "Power Electronics"
- [2]: Buhler, H., "Electrónica de Potencia"
- [3]: Arrillaga, J., "Power System Harmonics"
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