Unidad 3 Fase 3 Diego Rubio Grupo 203039a_474.docx

UNIDAD 3: FASE 3 - DISEÑAR LA ETAPA DE POTENCIA Y FILTRADO

Presentado a: JHON JAIRO LEIVA

Presentado por: Diego Rubio Moreno c.c 1056613510

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERIA INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES ELECTRONICA DE POTENICA 18 de noviembre de 2018

INTRODUCCIÓN:

Los convertidores AC/DC conocidos también como inversores, son dispositivos electrónicos que permiten convertir la energía eléctrica DC en alteña AC. El siguiente trabajo colaborativo, daremos a conocer nuestro circuito drivers y circuito LC en nuestra etapa de potencia propondremos el circuito adecuado para diseñar nuestro proyecto, con el cual utilizaremos una filtración de salida.

OBJETIVOS: 

Utilizar los diferentes tipos y técnicas de accionamiento para el control de velocidad y posición motores de DC y AC seleccionando el más adecuado según el requerimiento.  Ppresentar el circuito driver de la etapa de potencia y se debe explicar la función del mismo.  Diseñar el circuito LC que filtrara la salida del puente inversor y explicar por qué es necesario filtrar la salida.  Proponer un método de regulación de la tensión y corriente de salida frente a la distorsión armónica inyectada por la conexión de cargas no lineales.

MARCO TEORICO: Etapa de potencia y filtrado 3.1 Se debe presentar el circuito driver de la etapa de potencia y se debe explicar la función del mismo. DRIVER: Antes de dar explicación y mostrar el diseño del circuito Driver, debemos entender de qué se trata, por lo que podríamos empezar diciendo que el circuito driver es en el que recae la función de tomar la señal de control de cualquier transistor y adaptarla o convertirla en una señal que cumpla las condiciones que en la zona de saturación o corte se necesitan. Las características principales que debe tener el Driver, son el suministrar una entrada de alta impedancia respecto al circuito de control, regular los niveles presentes en la tensión, así como crear espacios de tiempo “muertos” y las adecuadas protecciones. Para la selección del driver se debe tener en cuenta aspectos tales como la tensión máxima de salida del driver sea mayor que la tensión mínima necesaria en la puerta del MOSFET para que así se realice la conmutación a la frecuencia seleccionada. Existen diferentes opciones a la hora de seleccionar un driver. Se pueden emplear componentes discretos para diseñar un driver, opto-acopladores o drivers fabricados como circuitos integrados. Cada uno de ellos tiene unas ventajas e inconvenientes. CIRCUITO DRIVER: Para nuestro caso la etapa de potencia se va a componer de una fuente DC, constante se debe generar un voltaje sinusoidal a partir de la conmutación de los 4 interruptores en el puente monofásico. Para ello se controla 4 IGBT´s de potencia ultrarrápido IRG4PC50U, VDSS = 600 V, id=30 A, las cuales tienen la capacidad de conmutado rápido a parte de soportar rangos de voltaje altos, el voltaje DC a la entrada del puente se obtiene por medio de un puente de diodos y un filtro capacitivo de 100 mf. En la siguiente imagen puede apreciarse el esquema de dicho circuito.

Descripción Transistor G4PC50U Mosfet IGBT Potencia CH N 600 V 30 A El transistor bipolar de puerta aislada (conocido por la sigla IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee las características de las señales de puerta de los transistores de efecto de campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT. Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no habían sido viables hasta entonces, en particular en los variadores de frecuencia, así como en las aplicaciones en máquinas eléctricas, convertidores de potencia, domótica y sistemas de alimentación interrumpida, entre otras aplicaciones. Información Básica Canal-N 600 V 30 A 200 W Encapsulado TO-247 3 pines Sustituto

3.2 Se debe diseñar el circuito LC que filtrara la salida del puente inversor. ¿Por qué es necesario filtrar la salida? FILTRO LC: Para la realización de nuestro circuito LC vamos a tener en cuenta la calidad de los inversores, esto por lo general se evalúa en términos de los parámetros de rendimiento con THD, para el mejoramiento de esto, implemento un filtro LC. Los parámetros del filtro son L= 300 µH y C = 13.2 µF, como resultado es una frecuencia de corte de 2.5 KHz, la cual es adecuada ya que la frecuencia de la señal portador es de 20 KHz, para obtener una forma de onda sinusoidal pura, se necesitan filtros generalmente LC pasa bajos que eliminan los componentes armónicos que se presentan en bandas laterales a la frecuencia de la onda portadora. Además, el filtro LC que se diseña a la salida debe ser el paralelo con el fin de reducir el contenido armónico de alto orden si afectar la frecuencia fundamental de la señal de salida. El filtro LC paralelo: Este tipo de circuito presenta menor distorsión armónica a la del circuito LC serie.

Características del Filtro: -

Ganancia de máxima aproximación igual al factor de calidad, proporciona una sobre tensión. La corriente de entrada debe ser mayor a la corriente de carga. Mayor factor de calidad. Disminución del tercer armónico.

3.3 Proponga un método de regulación de la tensión y corriente de salida frente a la distorsión armónica inyectada por la conexión de cargas no lineales. En el diseño de un inversor SPWM diseñado análogamente, se toma una muestra de la tensión que entrega, y es llevada a la tensión de referencia en el oscilador Bubba. En ese circuito la tensión de referencia tiene una variación con la amplitud de la señal fundamental y la cual varía con el índice de amplitud, en tensión y corriente. Lógicamente esta señal de muestra de la salida debe ser tratada con anterioridad. En el diseño de un inversor SPWM con construcción digital (utilizando microcontroladores para generar la señal spwm y la etapa driver de potencia), la retroalimentación se toma y se procesa, llevándola a un nivel entre 2,5 Vdc y 3,1 Vdc, la cual es llevada a una entrada del microcontrolador y conformando un algoritmo se manipula la amplitud del voltaje de salida. Esta variación de amplitud ataca directamente a los índices de amplitud en el bloque de oscilación en el microcontrolador.

𝑆𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 𝑑𝑖𝑛á𝑚𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟 𝑆𝑃𝑊𝑀.

Filtros Activos Están compuestos por elementos pasivos y transistores controlados, son capaces de eliminar prácticamente todos los armónicos de baja frecuencia y no tienen los inconvenientes de los filtros pasivos. Los filtros activos pueden ser conectados en serie o en paralelo. Los filtros serie actúan como fuente de voltaje, proporcionan una alta impedancia para los armónicos e impedancia reducida para la frecuencia de la red. Los filtros activos en paralelo, actúan como fuente de corriente en paralelo con la carga, inyectando o absorbiendo corriente según sea necesario. Existe la posibilidad de combinar filtro activo y pasivo, formando un filtro híbrido.

Conclusiones Figura 15.

Reductor de armónicos CC (Harmonic reducer DC) Este convertidor se conecta en paralelo con la carga, como se muestra en la siguiente figura.

𝐸𝑛 𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑓𝑖𝑔𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑎𝑐𝑡ú𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝑓𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒, 𝑙𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑏𝑒 𝑠𝑒𝑟 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 𝑙𝑎 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎.

CONCLUSIONES:



Se utilizó los diferentes tipos y técnicas de accionamiento para el control de velocidad y posición motores de DC y AC seleccionando el más adecuado según el requerimiento.  Se presentó el circuito driver de la etapa de potencia y se debe explicar la función del mismo.  Se diseñó el circuito LC que filtrara la salida del puente inversor y explicar por qué es necesario filtrar la salida.  Se propuso un método de regulación de la tensión y corriente de salida frente a la distorsión armónica inyectada por la conexión de cargas no lineales.

BIBLIOGRAFIA: -

https://www.forosdeelectronica.com/threads/osciladores-hartley-y-bubba.2806/

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http://es.slideshare.net/electrocapoeira/eelectronica-de-potenciamomento3

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http://fuhrer-luftwaffe.blogspot.com.co/2009/04/inversor-12v-cd-120v-ca.html