FASE 5 - SIMULAR Y ANALIZAR LOS RESULTADOS OBTENIDOS 203039_27 ELECTRONICA DE POTENCIA
Presenta:
Docente:
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA COLOMBIA
SIMULACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS Finalmente se debe simular el circuito conversor DC-AC diseñado el cual debe satisfacer las siguientes especificaciones: Voltaje DC de entrada 12 o 24V. ♦ Voltaje AC de Salida 120 V a 60 Hz (con transformador elevador). ♦ Potencia de salida de 100 a 1000W. ♦
DESARROLLO MODULACIÓN SPWM La señal de referencia es una onda senoidal, el ancho de pulso varía en función de la amplitud de la onda, la señal de compuerta se genera al comparar la señal de referencia de una onda con una onda portadora. Spwm
Bipolar
Spwm unipolar
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Diagrama de bloques de conversor propuesto
COMPARACIÓN DE LA SEÑALES SENOIDALES Y TRIANGULAR Una vez que se han ajustado las señales de las ondas senoidales (con y sin Offset) y la onda triangular, se procede a la comparación de cada par de señales. Para una misma rama del puente inversor, se tiene la comparación de la senoidal positiva con la triangular 3
para generar los instantes de conmutación del interruptor superior, y la comparación de la senoidal positiva con Offset con la triangular para generar los instant es de conmutación del interruptor inferior. De forma análoga se generan los tiempos de conmutación de la otra rama del puente inversor a partir de la senoidal negativa (desfase de 180º). El Offset de las dos senoidales debe ser idéntico para que los tiempos muertos en cada rama sean iguales. El comparador utilizado es el LM393, debido a su Slew Rate y a la velocidad de conmutación. Este comparador necesita de resistencias de pull-up para cada salida de comparación. Para su correcto funcionamiento, se seleccionan resistencias de 3.3KΩ.
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DESARROLLO DE LA ETAPA 3 DRIVER Y FILTRADO
Un circuito Driver, representa el enlace entre las señales lógicas de control y las señales de potencia, corriente que circula por los bobinados. Éstas tienen que responder con rapidez a las excitaciones, así como proporcionar la corriente necesaria a la tensión de trabajo requerida para la alimentación. Representan los interruptores de potencia que conmutan según el control, formados por transistores bipolares, MOSFETS, etc.
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En la siguiente figura se estudiará el funcionamiento del driver IR2110 a través du su driagrama de bloques. El IR2110 es un driver para transistores Mosfet de canal N de alta velocidad; lo conforman dos driver independientes como se muestra en la figura, uno en la parte de arriba para el Mosfet NO referenciado a tierra y otro en la parte de abajo para el Mosfet referenciado a tierra. Posee un Buffer de entrada de alta impedancia y una entrada para deshabilitar el driver en cualquier momento. De igual forma este dispositivo contiene un cambio de niveles para el disparo del transistor que NO se encuentra referenciado a tierra a partir de un voltaje de bootstrap o tensión flotante; y finalmente incorpora un bloque de salida de alta corriente que permite el swicheo rápido de los interruptores con el fin de reducir las pérdidas en la conmutación. (Martín Delgado, 2012)
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Figura 2. Diagrama de bloques Driver IR2110. (Martín Delgado, 2012) Circuito Driver para la etapa de potencia para la conmutación de un puente H. Se deben implementar dos de estos circuitos uno para cada rama del puente H
Figura 3. Conexión del IR2110 para una rama del puente H. (Martín Delgado, 2012) Alimentación de la parte lógica del circuito Entrada de control, parte alta del Driver cuya salida en fase es HO Entrada de control, parte baja del Driver cuya salida en fase es LO Entrada de control de apagado del Driver Tierra del circuito lógico
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Tensión flotante referenciado a para el disparo del Mosfet de arriba
Tensión referenciada a COM para el disparo del Mosfet de abajo
Imagen tomada de: http://www.monografias.com/trabajos105/inversores-ondacuadrada/img41.png
Filtro del sistema El objetivo del filtrado es ofrecer a la carga únicamente el primer armónico de la tensión que ha sintetizado el inversor, prescindiendo de los armónicos de orden superior que esta tensión lleva asociados. 10
Generalmente los filtros se dividen en activos y pasivos.
Activos: Circuitos electrónicos con elementos amplificadores activos. Pasivos: Están basados en elementos pasivos básicamente en la inductancia y la capacidad.
Ventajas: 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.
Señal portadora = 2000 Hz Señal Moduladora = 60 Hz Se deben seguir los siguientes parámetros para un buen diseño de nuestro filtro pasa baja LC:
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La frecuencia de corte que es la frecuencia sobre la cual se realizarán los cálculos debe ser 10 veces mayor que la frecuencia de la moduladora y paralelo a esto debe ser 10 veces menor que la frecuencia de la Portadora.
=10∗60 ⟹ =600 = 2000 10 ⟹ =200
Para hallar la frecuencia de corte con la cual debemos trabajar, es necesario sacar el promedio entre estas dos frecuencias.
= 600+200 ⟹ =400 2
Ahora tomaremos un valor cualquiera de un inductor que sea comercial; cabe resaltar que se hace con el inductor y no con el condensador, toda vez que en la práctica es mucho más difícil acercarse a un valor de inductancia calculado que a un valor de capacitancia, esto debido a que el valor que calculemos del condensador será más fácil de obtener diseñando un circuito con condensadores en serie o en paralelo según la necesidad, y otra de las causas por las cuales se toma al azar el valor del Inductor es que sus valores comerciales son más reducidos que los valores de los condensadores. Para este ejercicio tomaremos un inductor cuyo valor al calcular la redactancia inductivaesta no supere el orden de los 0,7 con lo cual estaremos asegurando que nuestro filtro marche bien, es decir que nos deje pasar la frecuencia de 60Hz. El valor comercial que más se acerca a este 0,7 en la redactancia inductiva es el de 1mH, tal como lo muestra este primer cálculo:
=2∗∗ ⟹ =2∗60∗1∗10− =0,377 Ahora si se procede a calcular el valor del condensador
= 2√ 1 ∗ ⟹ √ ∗ = 2∗1 1 (√ ∗) = 2∗ ⟹ ∗ = 2∗1
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1 = 2∗ ∗ = 2∗40011∗10− = 158,314 = 1 mH
158 314
DESARROLLO Y SIMULACION DEL PROYECTO.
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