Rectificación no controlada


#1

Muy buenas,

Para una etapa de potencia de mi proyecto fin de carrera, que no para de darme quebraderos de cabeza, en la rectificación no controlada, con un puente de diodos, se me han cortocircuitado por completo, y no entiendo muy bien porqué.

Les adjunto el esquema. Aunque es un rectificador trifásico, lo cablee por dos entradas, haciéndolo monofásico, a través de un enchufe común (el rectificador soportaba hasta 1600 V así que este no es problema), y en la carga, puse dos bombillas clásicas en serie, de 230 V y 100 W , por lo que también limitarían la corriente considerablemente. Hasta ahí no debería haber habido ningún problema, sin embargo, el rectificador se ha cortocircuitado. Puedo suponer que el filtro, en concreto el condensador, haya hecho un efecto de corto al inicio, por la corriente de carga, sin embargo, creía que este efecto de cortocircuito, lo eliminaría o atenuaría la bobina del filtro (que me haría las veces de filtro y de “antichoque”) , sin embargo, efectivamente, se ha cortocircuitado. ¿O quizá la bobina cree efectos negativos en la conmutación de los diodos?..

Esto es solo el prototipo, en un futuro alimentaría el campo de alternadores, a través de un convertidor DC/DC que uso utilizando un IGBT que choppea la onda, y llegará a entregar la carga que pone en el esquema. Si creen que es el filtro, ¿que solución ven al problema del cortocircuito al inicio por el condensador? Con tan alta potencia solo se me ocurre una resistencia en serie con el condensador y que quede cortocircuitada mediante un interruptor automático, cuando el condensador se cargue, pero si esto puedo evitarlo, ahorro en coste, espacio y complejidad del equipo.

Les doy a todos las gracias de antemano y un saludo !!


#2

Hola Pablo,

Sería muy interesante, para ayudarte, si aportas en el esquema valores de componentes.

A)

Verás, tengo mucha experiencia en equipo de potencia y prácticamente todo los diseños incorporan un “soft start circuit”. Esto tiene varias motivaciones:

1º) Alargar la vida útil de los componentes evitando stress.
2º) Las normas de EMC, limitan las “irush current”.
3º) Evitan saltos de diferenciales “no inmunizados”.

Por tanto es “casi obligado” que incorpores un soft start.

B) ¿ Que valor tiene C1 ?

Solo puedes considerar que en extremos de C1 hay un nivel con bajo rizado si rectificas en trifásica y C1 pequeño.

Si rectificas en monofásico, C1 debería ser muy grande >= 4700 mF para considerar que a la entrada del convertidor buck tienes un nivel de CC con poco rizado y estable.

c) ¿ Como trabaja el Buck en modo continuo o discontinuo ?

Saludos


#3

Perdonan esta tremenda cagada… he subido una foto del primer esquema que diseñé del prototipo completo… lo he variado bastante, ahora estoy en mi casa y no dispongo del esquema, mañana a primera hora lo subiré contestando a todo lo que preguntáis. Muchas gracias por el tiempo dedicado y perdonad !!

Un saludo.


#4

Muy buenas Salvatore, en primer lugar darte las gracias tu tiempo, y en segundo, pedirte perdón por mi error.

Como te comento el esquema que colgué es un esquema antiguo del prototipo, que he variado. Si dices que tienes experiencia, me viene genial, pq es precisamente lo que necesito.

Verás, te comento, el problema lo tengo en el filtro del puente rectificador AC/DC que te adjunto en este post, el cual creo que se cortocircuita, a pesar de mi bobina, la cual creía que evitaría el cortocircuito al principio de la conexión, en el condensador.

Teniendo en cuenta lo que escribí en mi anterior post, ¿que crees que puede estar pasando? ¿Qué solución le darías? Yo he pensado tres posibles soluciones. 1.- Poner un termistor NTC en serie con el condensador, pero no se si es una buena idea con tanta potencia.
2.- Poner una resistencia en serie con el condensador y que dejaré en corto ( a la resistencia) cuando el condensador se cargue.
3.- Poner varios condensadores en paralelo con menor capacitancia.

A ver si me puedes dar una solución en base a tu experiencia, me sería una ayuda importantísima.

Ahora mismo estoy usando en la carga un par de bombillas en serie, (230V 100W) pero en un futuro tendré un circuito PWM buck, sin filtro, pues la carga final será el campo magnético de una máquina, y el circuito soft start no me es necesario, pues el IGBT que choppea la onda lo voy a ir controlando con una señal de 4-20 mA que evitará esos problemas. Te adjunto el circuito del como quedaría el prototipo final por si también quieres echarle un vistazo.

De nuevo, muchísimas gracias.


#5

Hola Pablo.

El “soft start” o arranque suave es precisamente para proteger el puente rectificador y los propios condensadores.
De hecho es una practica standard en todo los equipos de cierta potencia.
No puedes usar una NTC, pues por mucho que baje su valor, estará soportando todo el consumo.
Lo que hace todo el mundo (Siemens, ABB, Danfoss, etc…) es una resistencia serie entre salida de puente y condensadores que después de un breve instante es cortocircuitada con un relé.

Otra practica habitual es que el condensador esté formado en realidad por dos condensadores en serie. Esto es así porque los condensadores de alto valor de capacidad y tensión son caros y raros, mientras que condensadores de 400 Vdc y muchos micros es habitual y barato. Pones dos en serie y tienes un condesador de 800Vdc.

Si pones dos condesadores en serie, acuérdate de poner una resistencia en paralelo con cada condensador. Esto asegura que la tensión en ambos condensadores es la misma, además te sirve para la descarga.

Ando corto de tiempo, seguimos hablando…


#6

Lo de la resistencia y cortocircuitarla era algo que suponía que tendría que ocurrir, a pesar que aumenta en precio y tamaño al equipo. Pero no me queda otra, en este sentido lo que haré será dejar el filtro solo para entradas monofásicas (en las que necesito filtrado sí o sí) y en entradas trifásicas cuyo rizado tras el puente es suficientemente pequeño, lo dejaré sin filtro y choppearé directamente con el IGBT, evitando así costes, tamaño y problemas, sobre todo teniendo en cuenta que la enorme mayoría de las veces tendré entradas trifásicas. ¿O puede causarme algún problema choppear una onda que posteriormente no ha sido filtrada? Tengo entendido que no debe haber demasiados problemas.

En cuanto a los condensadores en serie si me he quedado un poco nokeado, había escuchado ponerlos en serie y el punto medio llevarlo a tierra, pero creo que esto no es a lo que te refieres. Otra cosa es que si los pongo en serie gano en tensión pero pierdo en capacidad, aunque si es cierto que a menos tensiones, abaratan mucho el producto, con independencia de los faradios. Y entiendo, que a pesar de colocar más condensadores en serie, y aumentar bastante la resistencia interna de estos, sigue haciéndome falta el circuito de carga de los condensadores ¿Cierto? A ver si puedes explicar un poco de esto, me parece interesante.

Muchas gracias por tu ayuda. Saludos.


#7

Efectivamente,

Lo que hacen los fabricantes es poner dos C, de 350 400Vdc, en serie para abaratar y mantener los margenes de seguridad. Piensa qure 420 Vac x sqr(2)= 600 Vdc aprox…

Para evitar el aumento de la resistencia serie, suelen poner varias baterías serie en paralelo. Todo depende la de capacidad que necesites.

Lo de la resistencia serie es “inevitable”. Ya te comente que hay normativas al respecto y que no puedes/debes generar grandes transitorios en la red.


#8

Puesto que solo voy a usar el filtro para rectificar en monofásica y tendré una entrada máxima de 230 Vac, con el condensador de 400 Vdc del que dispongo creo que tengo suficiente, y le pondré la resistencia serie con el relé temporizado o controlado, quedando el problema solucionado. Solo dos preguntas más y espero no abusar de tu tiempo. Con una bobina de 0,36 mH y un condensador de 470 uF obtendría un buen filtrado ante grandes corrientes de carga (no podría decirte una corriente en concreto pues es un equipo destinado a muchas máquinas, debe cumplir con un gran ratio de máquinas), quiero decir, ¿es un filtro lo suficientemente grande como para obtener grandes filtrados? o necesitaría más capacidad. Entiendo que es un filtro LC filtra bastante bien los rizados.

La otra cuestión es si ves que sería un error no filtrar la trifásica, ¿o necesito un filtrado a pesar del poco rizo que ya presentan los puentes trifásicos?

Un saludo.