Escuela Politécnica Nacional Facultad Facultad de Ingeniería I ngeniería Eléctrica y Electrónica Laboratorio de Control de Máquinas Informe ! "ema# DISEÑO DE GATE DRIVER´S PARA EL DISPARO DE IGBT’s EN UN INVERSOR
TRIFÁSICO TRIFÁSICO
$b%eti&os# • •
•
Analizar los m!o"os "# "is$aro "# IGBT’s #n %n in&#rsor !ri'(si)o* Dis#+ar los ,a!# "ri&#r´s $ara #l "is$aro "# IGBT’s #n %n in&#rsor !ri'(si)o )om$%#s!o $or - IGBT´s* Im$l#m#n!ar . )om$ro/ar #l '%n)ionami#n!o "# los "ri&#rs "is#+a"os*
Equi'o ( Materiales#
F%#n!# "# DC "# "os sali"as Os)ilos)o$io 0 son"as "# &ol!a1# Son"a "# )orri#n!# 2%l!3m#!ro
Varia) 2ono'(si)o P%#n!# "# Dio"os Con"#nsa"or 4 )ar,as r#sis!i&as
Marco "eórico# )is'aro de un I*+"#
567 Un IGBT #s %n "is$osi!i&o s#mi)on"%)!or 8%# $r#s#n!a )%a!ro )a$as9 PNPN* Si #s!r%)!%ra #s similar a la "# %n 2OSFET* Pos## la )ara)!#r3s!i)a "# las s#+al#s "# $%#r!a "# los !ransis!or#s "# #'#)!o )am$o :2OSFETs; . la )a$a)i"a" "# al!a )orri#n!# . /a1o &ol!a1# "# sa!%ra)i
)i!a)i
La !o$olo,3a "# %n in&#rsor !ri'(si)o #n $%#n!# )om$l#!o #s la si,%i#n!#9 :omi!i#n"o la $ar!# "# r#)!i@)a)i
S# )om$on#n - !ransis!or#s IGBTs? )a"a %no )on %n "io"o #n )on#>iis!#n 4 #l#m#n!os #n )on"%))i
Para 8%# los IGBTs )on"%z)an #s n#)#sario ,#n#rar %na s#+al "# &ol!a1# "# alr#"#"or "# 6 V? #n!r# $%#r!a . #misor* Por lo !an!o? al )am/iar "# #s!a"o los IGBTs ,#n#ran !i#rras o!an!#s #n las '%#n!#s "# "is$aro? lo 8%# a)# n#)#saria la im$l#m#n!a)i
C1 0.01u
U1
R1 PWM1
2
7
3
6
470
330
V 2 1
10k
OPTOCOUPLER-NAND
U3:A 1
D1 2 BAV20WS-7
7414
U4
3 10 11
9V
12
C2 R2 PWM2
0.01u
U2 2
7
3
6
HIN
VC
SD
HO VS
LIN
COM
2
1
330
VB
LO
C3
C4
100!
22u
6
R3
7
TIRISTOR 1
6"
1
IR2110
R4
$ND 1
6" TIRISTOR 2
470
$ND 2 OPTOCOUPLER-NAND
U3:B 3
4
$ND DEL CONTROL 7414
En "on"# s# o/s#r&a la $ar!# "# o$!oa)o$lami#n!o $ara aislami#n!o? los "is$ara"or#s S)mi!! $ara o/!#n#r "is$aros &#r!i)al#s . #l Ga!#Dri&# IR066 $ara ,#n#rar las !i#rras n#)#sarias $ara #l "is$aro "# los IGBTs* Preguntas# ,- Mostrar las formas de onda obtenidas 'ara los 'untos , y . del 'rocedimiento- /e debe obser&ar al menos# t encendido y t de a'agado 'ara cada I*+"0 tiem'o de retardo entre el encendido y a'agado 'ara un 'ar de I*+"1s en un mismo ramal0 asi como los tiem'os de retardo entre la se2al de control y la se2al de salida del gate dri&eFormas de onda utili3ando la siguiente con4guración#
!
R#!ar"o #n #l #n)#n"i"o #n!r# la s#+al ,#n#ra"a $or #l mi)ro$ro)#sa"or . la 8%# ll#,a al Ga!# "#l Transis!or* H 6 5ns7
!
R#!ar"o #n #l a$a,a"o #n!r# la s#+al ,#n#ra"a $or #l mi)ro$ro)#sa"or . la 8%# ll#,a al Ga!# "#l Transis!or* H 4 5ns7
Formas de onda utili3ando la siguiente con4guración#
En)#n"i"o "#l !ransis!or 6 . a$a,a"o "#l !ransis!or 0* Vis%aliza)i
En)#n"i"o "#l !ransis!or 0 . a$a,a"o "#l !ransis!or 6* Vis%aliza)i
.- Presentar los dise2os 4nales y diagramas circuitales im'lementados en el laboratorio-
En #l "ia,rama )ir)%i!al s# o/s#r&a la $ar!# "# aislami#n!o )on!rol$o!#n)ia? 8%# )ons!a "# %n o$!oa)o$la"or . %n "is$ara"or "# S)mi!!? #l Ga!#Dri&# IR066 8%# s#r&ir( $ara ,#n#rar las !i#rras $ara #l "is$aro "# )a"a IGBT . #l )on!rol? "# "on"# s# o/!%&i#ron las s#+al#s )orr#s$on"i#n!#s $ara #l "is$aro "# los IGBTs*
5- 6eali3ar el dise2o de 7ard8are de un in&ersor trifásico alimentado a 'artir de la 6E) eléctrica trifásica 960 /0 ": 'ara un motor de ; 0 ,-?@- )imensionar 'uente de )iodos0 circuito de carga y descarga de condensador en el lado )C0 dimensionamiento de I*+"As-
E>is!#n 4 $ar!#s a s#r "im#nsiona"as :)on s%s r#s$#)!i&as $ro!#))ion#s;? la $ar!# "# r#)!i@)a)i
Para #l $%#n!# r#)!i@)a"or S# an %!iliza"o los "io"os FR 4J )%.as )ara)!#r3s!i)as son las si,%i#n!#s9 •
Es n#)#sario a"#m(s %n '%si/l#? 8%# s#r( K o &#)#s la )orri#n!# "# nominal9 I B D,-? B ?- @
Por lo !an!o s# a s#l#))iona"o %n '%si/l# "# 6 5A7 Para #l B%s DC9 Son n#)#sarios 0 )a$a)i!or#s? 8%# so$or!#n #l &ol!a1# "# l3n#a $i)o* •
VLL H 00 5V7 El &ol!a1# $i)o a la sali"a s#r(9 V P =√ 2∗V ¿ = √ 2∗220 =311.12 [ V ]
Por lo !an!o s# n#)#si!an "os )a$a)i!or#s 8%# so$or!#n la mi!a" "#l &ol!a1# $i)o* •
Para la in&#rsi
S# an s#l#))iona"o los IGBTs IRGKPC )%.as )ara)!#r3s!i)as $rin)i$al#s son9 I H 0J 5A7 V H - 5V7 Conclusiones y 6ecomendaciones# Francisco @yala# o
o
El "im#nsionami#n!o "# los !i#m$os "# r#!ar"o '%# )ons#)%#n)ia "# la #l#))iis!an in!#r'#r#n)ias o #n )aso m(s ,ra&# %n )or!o)ir)%i!o #n!r# los #l#m#n!os 8%# s# %!ilizanM sin #m/ar,o? al #m$l#ar #l ,a!# "ri&#r? "i)a #!a$a #n!r# la #n!ra"a "#l "ri&#r . la $o!#n)ia? no n#)#si!a
s#r aisla"a "#/i"o a s% )on@,%ra)i
o
D#/i"o al #)o "# 8%# los IGBTs $#rmi!#n so$or!ar la )on"%))iis!# la n#)#si"a" "# %n "io"o #n an!i$aral#lo )on#)!a"o a l* No o/s!an!#? s# "#/# )on#)!ar %n "io"o $ara $ro!#,#r al #l#m#n!o 'r#n!# a al,%na )orri#n!# in"#s#a"a* A"#m(s? )%an"o .a s# !ra/a1a )on )orri#n!#s m(s al!as? #s in"is$#nsa/l# %!ilizar "isi$a"or#s "# )alor 1%n!o )on mi)as aislan!#s* El %so "#l !im#r #n )on@,%ra)iima"o a los z? #s "#)ir K*Q0z? lo )%al #ra a)#$!a/l# )on r#s$#)!o a los r#8%#rimi#n!os "#l !ra/a1o $r#$ara!orio*
)iego $ca2a# •
•
•
S# )om$ro/< #l )orr#)!o '%n)ionami#n!o "# los Ga!# Dri&#rs $ara )on!rolar los IGBTs* Al analizar las 'ormas "# on"a r#s$#)!i&as $ara los "is$aros "# )a"a IGBT s# )om$ro/< los r#!ar"os r#s$#)!i&os !an!o #l a$a,a"o )omo #n #l #n)#n"i"o* S# "#/# a%m#n!ar #l r#!ar"o #)o #n so'!ar# $ara 8%# no in!#r$on,an los "i$aros "# )a"a IGBT . #>is!a %n mal '%n)ionami#n!o*
/amant7a "oinga# •
•
•
•
El )on!rol $ara #l "is$aro "# los IGBT´s "#/3a #s!ar )orr#)!am#n!#? #s "#)ir 8%# #l !i#m$o m%#r!o #n!r# las #l "is$aro "#l %no . "#l o!ro #ra im$or!an!# $ara 8%# los "os no s# a)!i&aran al mismo !i#m$o* En #l "is#+o "#l Ga!# Dri&#r s# %!ilizaron %nas o$!onan" :-N64J;? $or s#,%ri"a" "# la #!a$a "# )on!rol* Con #s!# s# as#,%ra/a !#n#r %na !i#rra $ara #l )on!rol . o!ra $ara la $o!#n)ia* S# $o"r3a r#!irar las o$!onan" %na &#z 8%# s# a.a as#,%ra"o 8%# #l '%n)ionami#n!o "#l )on!rol #s!( /i#n* Una "# las 'ormas "# )om$ro/ar 8%# #l )on!rol s# #n)%#n!ra /i#n? #s )on#)!an"o los "os IGBT´s al ,a!# "ri&#r $ara 8%# )a"a %na "# #s!as r#)i/a la s#+al "# "is$aro? . s# )on#)!a %n 'o)o #n s#ri# "# la '%#n!# )on #l IGBT "# la $ar!# s%$#riorM #l )%(l no s# "#/3a #n)#n"#r $or la a%s#n)ia "# )orri#n!#* Lo 8%# los !i#m$os m%#r!os $#rmi!#n as#,%rar #s 8%# los "os IGBT´s no s# #n)%#n!ra #n)#n"i"os al mismo !i#m$o* Sino 8%# mi#n!ras #l %no .a s# a$a,%# #l o!ro IGBT $ara 8%# r#)i/a #l "is$aro #s$#rar( %nos mi)ros s#,%n"os $ara #n)#n"#rs#*
Feli'e Gambrano#
D#/i"o a 8%# las s#+al#s 8%# #n!ran a )a"a !ransis!or n#)#si!an #s!ar r#'#r#n)ia"as a la $ar!# "#l #misor? #s n#)#sario la %!iliza)i
•
•
)on!ar )on K r#'#r#n)ias "i'#r#n!#s? 6 $ara )a"a !ransis!or "# la $ar!# s%$#rior "#l in&#rsor :4;? . 6 $ara los !ransis!or#s 8%# )on#)!an a la )ar,a )on la $ar!# n#,a!i&a "#l $%#n!# "# "io"os* Es $rimor"ial !#n#r #n )%#n!a #l !i#m$o "# #n)#n"i"o . a$a,a"o "# los !ransis!or#s $ara #l )orr#)!o "im#nsionami#n!o "# los !i#m$os m%#r!os* a 8%# "# #s!a man#ra s# im$#"ir( 8%# los !ransis!or#s #n!r#n #n )on"%))i
+ibliografía#
567 DISEÑO CONSTRUCCIN DE UN INVERSOR TRIFÁSICO D#si,n an" Cons!r%)!ion o' a Tr##$as# in&#r!#r* Uni&#rsi"a" T#)nol<,i)a "# P#r#ira
