Un cicloconvertidor ( CCV ) o un cicloinversor convierte una forma de onda de CA de frecuencia y amplitud constantes en otra forma de onda de CA de frecuencia más baja sintetizando la forma de onda de salida a partir de segmentos de la fuente de CA sin un enlace de CC intermedio (Dorf 1993, págs. 2241-2243 y Lander 1993, pág. 181). Hay dos tipos principales de CCV, el tipo de corriente circulante o el tipo de modo de bloqueo; la mayoría de los productos comerciales de alta potencia son del tipo de modo de bloqueo. [2]
Mientras que los dispositivos rectificadores controlados por semiconductores (SCR) controlados por fase se pueden utilizar en toda la gama de CCV, los CCV basados en TRIAC de bajo coste y bajo consumo están inherentemente reservados para aplicaciones de carga resistiva. La amplitud y la frecuencia de la tensión de salida de los convertidores son variables. La relación de frecuencia de salida a entrada de un CCV trifásico debe ser inferior a aproximadamente un tercio para los CCV en modo de corriente circulante o a la mitad para los CCV en modo de bloqueo. (Lander 1993, pág. 188) [3] La calidad de la forma de onda de salida mejora a medida que aumenta el número de pulsos de los puentes de dispositivos de conmutación en configuración desfasada en la entrada del CCV. En general, los CCV pueden tener configuraciones de entrada/salida monofásica/monofásica, trifásica/monofásica y trifásica/trifásica, aunque la mayoría de las aplicaciones son trifásicas/trifásicas. [1]
El rango de potencia nominal competitiva de los CCV estandarizados varía desde unos pocos megavatios hasta muchas decenas de megavatios. Los CCV se utilizan para impulsar polipastos de minas , motores principales de laminadores, [4] molinos de bolas para procesamiento de minerales, hornos de cemento , sistemas de propulsión de barcos , [5] motores de inducción de rotor bobinado de recuperación de potencia de deslizamiento (es decir, accionamientos Scherbius) y generación de energía de 400 Hz para aeronaves. [6] La salida de frecuencia variable de un cicloconvertidor se puede reducir esencialmente a cero. Esto significa que los motores muy grandes se pueden poner en marcha a plena carga a revoluciones muy lentas y llevarlos gradualmente hasta la velocidad máxima. Esto es invaluable con, por ejemplo, molinos de bolas , ya que permite arrancar con una carga completa en lugar de la alternativa de tener que poner en marcha el molino con un barril vacío y luego cargarlo progresivamente hasta la capacidad máxima. Un "arranque duro" a plena carga para dicho equipo sería esencialmente aplicar toda la potencia a un motor parado. La velocidad variable y la inversión son esenciales para procesos como los laminadores de acero en caliente. Anteriormente, se utilizaban motores de corriente continua controlados por SCR, que necesitaban un mantenimiento regular de las escobillas y del conmutador y ofrecían una menor eficiencia. Los motores síncronos accionados por cicloconvertidor necesitan menos mantenimiento y ofrecen una mayor fiabilidad y eficiencia. Los motores CCV de puente monofásico también se han utilizado ampliamente en aplicaciones de tracción eléctrica para, por ejemplo, producir energía de 25 Hz en los EE. UU. y energía de 16 2/3 Hz en Europa. [7] [8]
Mientras que los convertidores controlados por fase, incluidos los CCV, están siendo reemplazados gradualmente por convertidores autocontrolados PWM más rápidos basados en IGBT, GTO, IGCT y otros dispositivos de conmutación, estos convertidores clásicos más antiguos todavía se utilizan en el extremo superior del rango de potencia nominal de estas aplicaciones. [3]
El funcionamiento del CCV crea armónicos de corriente y voltaje en la entrada y la salida del CCV. Los armónicos de la línea de CA se crean en la entrada del CCV de acuerdo con la ecuación,
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