La mayoría de las aplicaciones de conversión de energía consisten en una etapa de conversión de CA a CC y esta salida de CC se usa luego para otras etapas. Un convertidor de CA a CC es una parte integral de la mayoría de los equipos electrónicos, ya que la mayoría de estos equipos funcionan con CC [1]. Generalmente, para convertir CA a CC, se utiliza un puente rectificador de diodos. Para reducir la ondulación en la tensión de salida, se utiliza un condensador de filtro adecuado en la salida del rectificador. El condensador del filtro extrae una corriente pico del suministro, ya que se carga solo durante un período breve en medio ciclo. Por lo tanto, la corriente consumida por un rectificador de diodos es de naturaleza no sinusoidal. Debido a la naturaleza no sinusoidal de la corriente de entrada, la THD será muy alta y el factor de potencia de entrada también será bajo.

Un rectificador monofásico consta de cuatro diodos conectados en una configuración de puente de circuito cerrado para producir el voltaje de salida rectificado que se muestra en la Fig. 1

Los cuatro diodos están conectados en pares en serie con solo un par de diodos que conducen durante cada medio ciclo. El rectificador con condensador de filtro se denomina interfaz de utilidad AC-DC convencional que se muestra en la Fig. 2 (a). El capacitor de filtro reduce las ondas presentes en el voltaje de salida. Aunque un capacitor de filtro suprime significativamente la ondulación del voltaje de salida, introduce distorsiones en la corriente de entrada y extrae corriente del suministro de manera discontinua, en pulsos cortos, como se muestra en la Fig. 2 (b).

El THD de dicha forma de onda será muy alto y el factor de potencia también será muy bajo. Esto introduce varios problemas, incluida la reducción de la potencia disponible y el aumento de las pérdidas.

Distorsión armónica total:

La distorsión armónica total de una señal es una medida de la distorsión armónica presente y se define como la relación entre la suma de las potencias de todos los componentes armónicos y la potencia de la frecuencia fundamental. THD se utiliza para caracterizar la calidad de la energía de los sistemas de energía eléctrica. El THD en términos de corriente se puede escribir como:

%THD = √(yo _s /yo _s1 ) ² -1

Donde, I _s es el valor rms de la corriente de entrada I _s1 es el componente de frecuencia fundamental.

Factor de potencia:

El factor de potencia es la relación entre la potencia real (kW) y la potencia aparente (kVAr) consumida por una carga eléctrica. Es una medida de la eficacia con la que la corriente se convierte en salida de trabajo útil y también muestra el efecto de la corriente de carga en la eficiencia del sistema de suministro. El verdadero factor de potencia (PF) del sistema se puede escribir como:

PF=cos f ×Factor de potencia de distorsión (2)

Donde cos f es el factor de potencia de desplazamiento. En un circuito de CA, la energía se usa de manera más eficiente cuando la corriente está en fase con el voltaje. La descripción del factor de potencia de distorsión muestra que la distorsión armónica de una corriente de carga disminuye la potencia promedio transferida a la carga. El factor de potencia de distorsión (DPF) se puede escribir como:

DPF I1/I

Donde, I1 es la componente fundamental de la corriente y I es la corriente total. En el rectificador de diodo con condensador de filtro en la salida, se extrae corriente no sinusoidal, por lo que el factor de potencia de distorsión es menor que la unidad, lo que da como resultado un factor de potencia deficiente. Debido a la presencia de una alta distorsión armónica total y un bajo factor de potencia de entrada generado por los convertidores convencionales, no se deben usar los rectificadores de diodo simples. Existe la necesidad de lograr una rectificación cercana a la unidad. Considere que el rectificador modulado por ancho de pulso (PWM) es una versión mejorada del rectificador de diodo de CA a CC convencional.

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