RECTIFICADOR MONOFÁSICO TIPO PUENTE SEMICONTROLADO Y TOTALMENTE CONTROLADO Práctica N° 9 Luis Fabricio Janeta Auquilla LEP_GR8_2 Laboratorio Electrónica de Potencia, Departamento de Automatización Automatización y Control, Escuela Politécnica Nacional Nacional Quito, Ecuador
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I. A.
TRABAJO PREPARATORIO
= ∗ + 15 = ∗ 15 + 1,5 = 900 900 Ω → 910 910 Ω
Indicar las aplicaciones de los rectificadores semicontrolados y totalmente controlados. Los rectificadores controlados y semicontrolados, son usados en aplicaciones industriales, principalmente se usan en los propulsores de velocidad variable, tomando en cuenta que va desde potencias fraccionarias hasta niveles de mega watts, entre algunas de las aplicaciones de los rectificadores controlads, esta el control de velocidad del motor de corriente directa. Al emplear rectificadores AC/DC permite la alimentación de las cargas DC asi como la recarga de baterías que proporcionan una automomia automomia a un tiempo tiempo determinado.
C.
Para el circuito de acoplamiento se utiliza un moc, la configuración es la indicada en el laboratorio, para proteger al moc 3020 utilizado se coloca resistencias resistencias de:
= 150 150 Ω = 3.3 3.3Ω Ω D.
B.
Dimensionar los elementos que forman parte de un rectificador totalmente controlado tipo puente, para un ángulo de disparo entre 10 y 170 grados y un voltaje de entrada de 127 [VRMS].Considerando una carga de 100W a 127VRMS. Justificar los elementos de acuerdo a las características de sus respectivas hojas de datos.
Diseñar el mecanismo de acoplamiento de los pulsos que entrega el circuito de control a los tiristores.
Diseñar el circuito de control sincronizado con la red utilizando la plataforma ARDUINO para un rectificador controlado tipo puente, con un ángulo de disparo entre 10 y 170 grados aproximadamente aproximadamente El circuito utilizado es el circuito de la práctica de la señal de la fase directa.
CODIGO EN ARDUINO DEL CONTROL
2√ 2 2√ 2∗127 2 ∗127 = = 114.34 = 114 (√ ) (√ ∗127) ∗127) = = = 322. 322.58 58 = 330Ω 30Ω 100 114 = = = 0.34 0.34 330 =
Debido a los datos del datasheet se utilizan los BT-151
Fig. 1. Tiristor SCR BT151
#include
#include #define cruce_cero 2 // deteccion en el pin2 del cruce por cero #define senial_pwm 9 // salida de la señal PWM por el pin9 #define ancho_pulso 4 // utilizado para definir el ancho de pulso del control int aux=483; // Variable auxiliar void setup(){ // Definición de la salida y entrada pinMode(cruce_cero, pinMode(cruce_cero, INPUT_PULLUP); // defición de la detección del cruce por cero como entrada digitalWrite(cruce_cero, digitalWrite(cruce_cero, HIGH); pinMode(senial_pwm, pinMode(senial_pwm, OUTPUT); //
definicón de la PWM como salida // set up Timer1 //(see ATMEGA 328 data sheet pg 134 for more details) OCR1A = 0; // asignación de valor aleatorio para comparación TIMSK1 = 0x03; // Habilitar uso de interrupción en timer1 por desborde y por comparación OC1A TCCR1A = 0x00; // Registro del Timer1 seteado pero deshabilitado TCCR1B = 0x00; // Registro del Timer1 seteado pero deshabilitado // Definición de la interrupción de cruce por cero por hardware attachInterrupt(0,zeroCrossingInterrupt, CHANGE); //IRQ0 se enceuntra en el pin 2. Llama la función zeroCrossingInterrupt //cuando se encuentra en flanco de subida como en el de bajada } // Función a llamarse en la interrupción del cruce por cero void zeroCrossingInterrupt(){ // Detección del cruce por cero TCCR1B=0x04; // Preescala el timer1 en 256 a través del registro TCNT1 = 0; // resetea el registro para que la cuenta empiece en cero apenas // detecte el cruce por cero } // Interrupciones para la generación de la PWM por el pin 9 // Interrupción para definir el flanco de subida ISR(TIMER1_COMPA_vect){ // Interrupción timer 1 por comparación del registro TCNT1 Y OCRIA digitalWrite(senial_pwm,HIGH); // Flanco de subida en la PWM TCNT1 = 65536-ancho_pulso; // Definición del ancho de pulso de la PWM } // Interrupción para definir el flanco de bajada ISR(TIMER1_OVF_vect){ // Interrupción timer1 por desbordamiento digitalWrite(senial_pwm,LOW); // Flanco de bajada en la PWM TCCR1B = 0x00; // desabilitación del timer } void loop(){
int pot_analog=analogRead(A0); // Lectura del potenciómetro para la variación del ángulo pot_analog=pot_analog/2; // Se divide divido a que se define disparo en ciclo positivo y ciclo negativo if(pot_analog > 492){ // Define límite para obtener ángulo de 170 límite superior (520.83) pot_analog=492; // Se guarda el valor en la variable } if(pot_analog < 87){ // Define límite para obtener ángulo de 10 límite inferior (0) pot_analog=87; // Se guarda el valor de la variable } aux=pot_analog; // Cuando se encuentra en el rango de 10 a 170 se guarda en una nueva variable OCR1A=aux; // Asigna el valor al registro para comparar con el TCNT1 y definir ángulo }
E.
Simular los circuitos de potencia y control de un rectificador tipo puente totalmente controlado para un ángulo de disparo entre 10 y 170 grados de acuerdo a la tabla que se muestra a continuación. Presentar las formas de onda de voltaje y corriente en la carga, en la línea y en los semiconductores, para carga R, RL, RLE y RL(-E), RL+DC, RLE+DC. Adicional, en una tabla presentar los valores de P, Q, S, fp, Irms, THD de corriente en la línea
F.
Modificar el circuito anterior para simular un rectificador tipo puente semicontrolado con carga RL y RLE,de acuerdo a la siguiente tabla y presentar las formas de onda de voltaje y corriente en la carga, en la línea y en los semiconductores, para carga R, RL, RLE. Adicional, en una tabla presentar los valores de P, Q, S, fp, Irms, THD de corriente en la línea.
II.
BBLIOGRAFIA
[1] www.sciencedirect.com/science/article/pii/B978 0123820365000185. [2] "Electrónica de Potencia: Convertidores, Aplicaciones y diseño". [3] Zirger, A., Zmood, D. N., Song, Z., & Zumel, P. AC-AC power converters. [4] Apuntes de Clase, Ing Sanchez, Ciclo 2017B
Fig. 2. Diagrama de Flujo , para realizar el control
