Facultad de Ingeniería. Escuela de Electrónica. Asignatura Electrónica Industrial. Tema: Circuito cicloconvertidor. GUÍA 8 Pág. Pág. 1 I. OBJETIVOS.

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Felisa Ayala Redondo
hace 7 años
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1 Tema: Circuito cicloconvertidor. Facultad de Ingeniería. Escuela de Electrónica. Asignatura Electrónica Industrial. I. OBJETIVOS. Implementar diferentes circuitos de inversores utilizando SCR S de potencia. Verificar utilizando el osciloscopio, las diferentes formas de onda registrada en los tiristores, desde la tensión de entrada (DC) y en un convertidor (AC/DC/AC). Verificar y determinar los semiconductores en conducción para una conmutación sincronizado. Observar las formas de onda de entrada y salida de los inversores. Analizar el comportamiento de las funciones de conmutación observando sus formas de onda. Analizar las partes que constituyen un buen cicloconvertidor. Analizar por separado las partes que constituyen un convertidor. Analizar las formas de onda de entrada y salida del convertidor. Analizar la distorsión de las formas de onda a la salida del inversor. Analizar las funciones de conmutación para el inversor. II. INTRODUCCIÓN. Cicloconvertidor con tiristores. Los convertidores estáticos, están compuestos de dos etapas de circuitos, en las cuales la primera parte es un etapa rectificadora, que convierte potencia AC a potencia de DC (luego de esta etapa para obtener un voltaje de corriente directa no pulsante se encuentra la etapa de filtrado), pero la etapa de interés, ahora es la etapa inversora la cual convierte potencia de DC a potencia AC, estos inversores son necesarios para optimizar diferentes aplicaciones en la electrónica de potencia, como: Variadores de frecuencia. Controladores de velocidad en motores de inducción. Convertidores monofásico a trifásico. Control de motores sincronos. Los inversores para su buen funcionamiento deben tener las características siguientes: Un voltaje de salida alterno alto (igual al voltaje de entrada DC). Una lógica de control PWM programada (la cual optimiza el voltaje de salida y elimina armónicos). Dispositivos semiconductores de potencia de alta velocidad de conmutación (BJT, IGBT). La Figura 8.1 muestra un convertidor (las dos etapas rectificador-inversor), monofásico a trifásico, es decir, con este circuito obtenemos un voltaje alterno (V BC) desfasado 120º con respecto V AB y el otro voltaje de línea es el voltaje V CA. Aquí se observa la utilización de un rectificador medio puente y dos BJT que funcionan como switch para realizar la conversión de CD a AC. Las funciones de conmutación son técnicas programadas PWM (SLN1). Además se observa los circuitos de protección (SNUBBER) en los BJT. GUÍA 8 Pág. Pág. 1

2 Figura 8.1: Etapa de potencia de convertidor monofásico a trifásico. Cicloconvertidor con transistores. En este laboratorio se analizará un convertidor, es decir, las partes que lo constituyen su etapa de potencia (rectificador, filtrado, chopper, inversor) y su etapa de control o formas de onda PWM. La parte inversora es con dispositivos Mosfet el cual tienen una velocidad de conmutación o conmutación elevado no así en comparación con los BJT e IGBT. Este convertidor se alimenta por un sistema trifásico y éste a su vez es controlado por una modulación de ancho de pulso. Como se muestra en la Figura 8.2. Figura 8.2: Diagrama en bloques que representa el cicloconvertidor. GUÍA 8 Pág. Pág. 2

3 Etapa de potencia: a) Puente trifásico (para el caso del equipo de cicloconvertidor). b) Circuito intermedio de tensión continua con condensador de carga. c) Transistores de conmutación. La Figura 8.3 muestra la etapa en la que se observa que el inversor es trifásico con sus respectivos diodos amortiguadores para que por allí circule la energía reactiva que entrega el motor a la fuente y así establecer el flujo de potencia bidireccional. Figura 8.3: Etapa de potencia. La etapa de control. Las técnicas de modulación de ancho de pulso varían ampliamente, en la que se diferencian entre la más fácil de implementar y la más difícil (µp, µc). III. MATERIAL Y EQUIPO. Fuente trifásica ST D. Módulo de diodos (Diode 800V / 10A SO J). Módulo de madera de capacitores 12uF / 400VAC. Módulo de SCR (Thyristor 800V / 10A SO H). Unidad de control de pulsos de salida (Control Unit 6 Pulse Outputs SO B6). Fuente bipolar (DC Power Supply SO D o ST E). Carga resistiva de 100Ω (SE P). Osciloscopio. Amplificador de aislamiento. Tester. Convertidor de Frecuencia (Frequency Converter SO M). IV. PROCEDIMIENTO. Parte I: Convertidor medio puente. Paso 1. Implemente el circuito de la Figura 8.4. Figura 8.4: Convertidor medio puente. GUÍA 8 Pág. Pág. 3

4 Paso 2. Mida el voltaje de DC en los capacitores. V C1 = Voltios. V C2 = Voltios. V C1C2 = Voltios (medido). Paso 3. Compruebe que el voltaje en ambos capacitores es 2 2 * VRMS. V C1C2 = Voltios (calculado). Paso 4. Conecte una resistencia de 100Ω en el circuito de la Figura 8.5. Figura 8.5: Circuito de potencia. Figura 8.6: Circuito de control de la Figura 8.5. Paso 5. Obtenga las formas de onda entre el punto que une a los SCR y capacitor, es decir, en la RESISTENCIA de 100Ω para un ángulo de disparo arbitrario (el grupo de trabajo lo decide). GUÍA 8 Pág. Pág. 4

5 Paso 6. Observe si baja el voltaje en los capacitores por qué?. Paso 7. Dibuje todas las formas de onda (en uno de los SCR). Parte II: Convertidor de frecuencia. Paso 1. Alimente el cicloconvertidor con la fuente trifásica de 380V AC. Paso 2. Cortocircuite REALEASE, del convertidor de frecuencia. Paso 3. Asegúrese de que el MODE interruptor este en interno. Paso 4. Fije el potenciómetro de velocidad interna en el extremo cero. Paso 5. Mida el valor de voltaje de DC (realice variaciones en el potenciómetro de velocidad interna y obtenga los valores de voltaje en los extremos: CCW-0 -CW). V O = Voltios. V CW = Voltios. V CCW = Voltios. GUÍA 8 Pág. Pág. 5

6 Paso 6. Mida el voltaje de corriente alterna a la salida del cicloconvertidor y observe las formas de onda en el osciloscopio. Paso 7. Cuál es el desfase entre los voltajes de salida del convertidor?. Paso 8. Mida el valor de voltaje de línea a línea RMS. Y compare con los del osciloscopio. V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS. Parte I: Convertidor medio puente. 1. Explique el funcionamiento de los circuitos de cada parte. 2. Presente las formas de onda a la salida del inversor. 3. Presente las formas de onda de las funciones de conmutación y explique (en función de tipo simetría, determinado semiciclo, tiempo, etc.). Parte II: Convertidor de frecuencia. 1. Explique el funcionamiento detalladamente de cada una de las partes de este cicloconvertidor. 2. Presente las formas de onda a la salida del convertidor de frecuencia. 3. Qué significa la distorsión en las formas de onda de salida del inversor?. VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA. 1) Qué es un cicloconvertidor?. 2) Mencione y describa los tipos de convertidores. 3) Cuáles son las características principales que deben tener los convertidores, los rectificadores y los inversores (en función de armónicos de entrada-salida, distorsión, etc.)?. 4) Para qué sirven los diodos damper, los diodos conectados en antiparalelo con los switch?. 5) Mencione aplicaciones concretas de convertidores. GUÍA 8 Pág. Pág. 6

7 6) Qué son las redes snubber?. 7) Detalle algunas maneras de implementar las funciones PWM. 8) Detalle las características respectivas y funcionamiento de los MOSFET, GTO. 9) Detalle el funcionamiento del Chopper. VII. BIBLIOGRAFÍA. Malvino, Paul. Principios de Electrónica. McGraw-Hill. 5ª. Edición México1998. Savant, J.C. Diseño Electrónico. Adisson Wesley 2ª. Edición México Boylestad, Robert.: Electrónica: Teoría de Circuitos. Prentice-Hall. 2ª. Edición México Rashid, Muhammad H.: Electrónica de Potencia, circuitos dispositivos y aplicaciones. Prentice-Hall. Hispanoamerica GUÍA 8 Pág. Pág. 7

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