Cuestión 1 (2 puntos)

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1 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral Cuesón ( punos) Para el regulador de alerna de la Fgura C.: ) ) RIAC 0 CA 50Hz 0: Inerrupor de CA u 3) D 4) 4D u - R Fgura C. Fgura C. Fgura C.3 Se pde:. Jusfcar razonadamene para cada uno de los nerrupores de correne alerna represenados en la Fgura C. s se puede obener en régmen permanene la forma de la ensón en la carga (u) represenada en las Fgura C.3. Para una carga R Ω y 50 mh y el nerrupor de CA formado por dos rsores (confguracón de la Fgura C.):. Deermnar razonadamene la varacón del ángulo de dsparo de los rsores. 3. Represenar para un ángulo de dsparo de los rsores 90º la forma de ensón (u) y de correne () en la carga acoando los punos más sgnfcavos. 4. Calcular para 90º el valor caracerísco de la correne necesaro para deermnar las pérddas en conduccón de cada uno de los semconducores.

2 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral Solucón Cuesón Aparado De las confguracones de semconducores represenados en la Fgura C. son váldas la ) y la ) ya que confguran un nerrupor bdrecconal de forma que en cada semcclo de la ensón del generador consegumos conrolar la ensón y correne aplcada a la carga. a confguracón 3) no es válda porque no es un nerrupor de correne alerna ya que no perme el paso de correne en nnguno de los dos sendos y por lo ano no perme aplcar ensón en la carga en nnguno de los dos semcclos de la ensón del generador. Por úlmo la confguracón 4) no es válda dado que no perme conrolar nnguno de los dos semcclos de la ensón del generador porque la carga nducva mpde que el rsor deje de conducr después de haberlo dsparado. Aparado Para poder regular adecuadamene la ensón alerna aplcada en la carga por un lado cada rsor debe ser dsparado en uno de los dos semcclos de la ensón de enrada donde el dsparo del rsor es adecuado porque su ensón ánodo-cáodo es posva. Por lo ano el ángulo de dsparo máxmo es max 80º. Por oro lado el ángulo de dsparo en cada semcclo esá lmado por el desfase de la correne de carga respeco de la ensón (ϕ) ya que hasa ese momeno como consecuenca de la carga nducva el oro rsor esá conducendo e mpde el dsparo ya que la ensón ánodo-cáodo del rsor que se desea dsparar es negava. S se dspara el rsor con <ϕ se perde el semcclo negavo de ensón y correne. En ese caso parcular el valor de ϕ de la carga es aproxmadamene 90º: ω π ϕ arcg arc 90º R ya que el carácer de la carga es predomnanemene nducvo: Zω π Ω Por lo ano el ángulo de varacón de dsparo de los rsores es: 90º 80º Aparado 3 Del aparado se deduce que podemos desprecar el efeco de la ressenca por lo ano el desfase de la correne en la carga (ϕ) es de 90º. Al dsparar con un ángulo ϕ la ensón (u) y la correne () en la carga son dos señales snusodales desfasadas un ángulo ϕ al como se represena en la fgura nferor. u(w) (w)

3 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral as expresones analícas de las formas de onda de ensón y correne son: g u( ω) sen( ω) 0 ( ω) g / 0 sen( ω ϕ) ( ω) R donde g es la ensón de pco del generador g0 3 Aparado 4 El modelo en conduccón de un rsor es como el de un dodo: r D D r D D D Por lo ano las pérddas en conduccón venen dadas por P r conduccon d rms F avg donde r d y F son parámeros caraceríscos del componene que se obenen de las hojas de caraceríscas. enendo en cuena la expresón de la pérddas en conduccón los valores caraceríscos de correne que hay que calcular es el valor medo y efcaz de la correne que crcula por cada semconducor. a correne que crcula por cada semconducor esá represenada en la fgura nferor. g carga Por lo ano el valor medo ( avg ) y efcaz ( rms ) de la correne que crcula por cada semconducor se puede calcular medane las sguenes expresones.

4 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral AOR MEDIO DE A CORRIEE DE IRISOR g / 0 avg ( ω) dω sen( ω ϕ) dω π π ( ω) R g / 0 π avg [ cos( ω ϕ) ] π ( ω) R ( 0 )/ 0 π avg [ cos( ω ϕ) ] π ( 05 π 50) 006 A avg π π AOR EFICAZ DE A CORRIEE DE IRISOR π π g / 0 rms ( ω) dω sen ( ω ϕ) dω π π ( ω) R rms [ ( ω ϕ) ] g / 0 ω sen π ( ω) R 4 π ( 0 )/ 0 ω sen ( ω ϕ) rms π ( 05 π 50) A rms [ ] π

5 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral Problema (3 punos) En una deermnada aplcacón se necesa almenar a parr de una ensón connua e de 300 una carga R que requere una ensón connua que consume una poenca P 0 gual a 00W. Para garanzar el aslameno elécrco y consegur el valor de ensón en la carga se ulza el converdor de la Fgura P. operando a 00kHz de frecuenca. v e v s - 0 S S d05 v D - D D f00khz Fgura P. CORO P o 00W C R v o - Sabendo que el valor del cclo de rabajo de nerrupor S es d05 se pde:. Calcular la ensón de salda o. Dbujar acoando los punos más sgnfcavos las forma de ensón en el prmaro del ransformador y las formas de onda de ensón ( S D ) y correne ( S D ) en el nerrupor S y en el dodo D suponendo odos los componenes deales. 3. Deermnar el valor del condensador C para que el rzado de la enson de salda ( o ) sea del 5%. 4. Calcular las pérddas en los semconducores S y D. Daos: R dson nerrupor S 0 mω ensón en conduccón del dodo D Calcular el rendmeno del converdor oa: Suponga que los valores de las nducancas y de los condensadores presenes en el crcuo se pueden consderar sufcenemene grandes para suponer desprecables los rzados de correne y de ensón en los msmos.

6 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral Solucón Problema Aparado El converdor Flyback de la fgura opera en Modo de Conduccón connuo dado que la bobna magnezane posee un valor sufcenemene grande para desprecar el rzado de correne al como nos ndca la noa proporconada en el enuncado. Para calcular la ensón de salda se aplca el balance de volos por segundo en la nducanca magnezane del ransformador cuya forma de onda vene represenada en la Fgura P.. d ( d) d 05 e O O e Aparado d 0 05 as formas de correne y ensón en el prmaro del ransformador (ν ) y en los dsnos semconducores del converdor se muesran en la Fgura P.. v GS on off d (-d) v S e O S 0 67 A v m e O -300 d (-d) v D D e O A Fgura P.: Formas de onda del converdor

7 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral a obencón de los valores que permen acoar las formas de onda de correne en los dsnos semconducores se dealla a connuacón. D I I O O ( d) P O d O d El valor de concde con el valor de A El valor de la correne del dodo es: D Aparado 3 El rzado de la ensón de salda esá deermnado por la varacón de la ensón del condensador: Δ Δ C C () d C 0 Donde C () es la correne que crcula por el condensador. a correne que crcula por el condesador se obene a ravés de la correne que crcula por el dodo: C () D ()-I o D 6. 7 A P o D I o 333 A o C - I o A P o D I o 333 A o d (-d) A ravés del área encerrada por la correne del condensador (área rayada en C ()) se puede deermnar la expresón del ncremeno de la ensón de salda.

8 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral d Δ 0 C () d Io d C C 0 Por lo ano el valor del condensador necesaro es I d o C μf f 005o Aparado 4 El modelo de pérddas en conduccón de un MOSFE y un dodo se dealla a connuacón: P MOSFE R ds on ef P DIODO γ D r d ef En ese caso parcular no se proporconan valores de la ressenca dnámca del dodo r d porque su valor se consdera desprecable. Por lo ano para calcular las pérddas hay que deermnar el valor efcaz de la correne por cada MOSFE y el valor medo de la correne por cada dodo. as correnes en los semconducores son formas de onda cuadradas al como se analzó en el Aparado. El MOSFE conduce un valor de correne I durane un perodo de empo d y el dodo conduce durane un período de empo (-d) donde es el período de conmuacón del converdor. a forma de onda de correne del MOSFE y del dodo se represena en las Fguras.3 y.4 respecvamene. De forma general el valor efcaz y medo de una señal cuadrada de valor máxmo I se puede calcular al como se muesra a connuacón. MOSFE () I d (-d) ef ( ) 0 d I d I d Fgura P.: Forma de correne en el MOSFE DIODO () I d (-d) Fgura P.3: Forma de correne en el Dodo ( ) d 0 d Id I [ d ] I( d)

9 Unversdad Carlos III de Madrd Deparameno de ecnología Elecrónca COOCAORIA EXRAORDIARIA CURSO 007/08: de Sepembre de 008 Elecrónca de Poenca 3º Ingenería écnca Indusral: Elecrónca Indusral Parcularzamos los valores para los dsnos semconducores: S ef I d Aef 3 PS Rds on ef W D D I ( d) A PD D W γ Aparado 5 enendo en cuena el valor de las pérddas de los semconducores el rendmeno del converdor es: PO η % P P P O S D