LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Campus Politécnico "J. Rubén Orellana R."
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Carrera de Ingeniería Electrónica y Control Carrera de Ingeniería Eléctrica
LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA PRÁCTICA N°3 1. TEMA IMPLEMENTACION DE CIRCUITOS DE DISPARO
2. OBJETIVOS 2.1. Diseñar e implementar circuitos analógicos para la generación de señales de control utilizando la técnica de modulación de ancho de pulso (PWM) para el disparo de dispositivos semiconductores de potencia.
3. INFORMACIÓN La tecnología en el desarrollo de circuitos integrados ha tenido un enorme progreso logrando características de versatilidad, confiabilidad, tamaño reducido, sencillez en su uso, etc., facilitando el diseño y la implementación de circuitos para el control de sistemas electrónicos de potencia, un ejemplo es la técnica PWM estudiada en la práctica anterior. En la misma se ha mostrado que el integrado LM555, operando en condición aestable, puede ser empleado para generar señales PWM que permitan una variación tanto d el ciclo de trabajo como de la frecuencia. Adicionalmente, se puede emplear amplificadores operacionales, compuertas lógicas y otros chips digitales para generar ondas PWM que estén sincronizadas en la red. Esto es muy importante cuando se desea disparar semiconductores de potencia en intervalos de tiempo específicos con respecto al voltaje sinusoidal de la red eléctrica. Por ejemplo, en la Figura 1 se muestra el circuito para generar
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una señal PWM con rampa lineal sincronizada con la red. En la Figura 2, se presenta un circuito generador de una señal cosenoidal. 1
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Figura 1. PWM con rampa lineal sincronizada con la red
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Figura 2. PWM con rampa cosenoidal sincronizada con la red
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4. TRABAJO PREPARATORIO 4.1. Diseñar e implementar un circuito generador de una señal PWM con ancho de pulso variable de 0.1 a 0.9 para señales d e disparo de 1 [kHz] y 10 [kHz] usando el circuito integrado 555. 4.2. Diseñar e implementar dos circuitos generadores de señal PWM con relación de trabajo variable de 0.1 a 0.9 y sincronizadas con la red, empleando las técnicas de rampa, lineal y cosenoidal. 4.3. Simular los circuitos de los apartados 4.1 y 4.2. Presentar las formas de onda de voltaje en los numerales 1,2,3,4,5 y 6. 4.4. Para la práctica, traer implementados todos los circuitos anteriores.
5. EQUIPO Y MATERIALES
Fuente de poder DC.
Transformador de aislamiento.
Osciloscopio.
Multímetro.
Puntas de prueba de voltaje.
Cables.
6. PROCEDIMIENTO 6.1. Para el circuito diseñado en el literal 4.1 del trabajo preparatorio, verificar que al cambiar los valores del capacitor correspondiente se obtienen las dos frecuencias deseadas para la onda PWM. Igualmente, verificar que para todos los casos se cumple la modificación del ciclo de trabajo entre 0.1 y 0.9. 6.2. Para los circuitos diseñados en el literal 4.2, observar las formas de onda de las rampas lineal y cosenoidal de los circuitos. Igualmente, constatar que se cumple la variación de la relación de trabajo y que se encuentran sincronizadas con la red eléctrica, capturar las formas de onda en los numerales del preparatorio.
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7. INFORME 7.1. Presentar las formas de onda obtenidas en el osciloscopio para todos los circuitos implementados en la práctica. Comparar y comentar los resultados de simulación y los resultados experimentales (formas de onda). 7.2. Presentar los circuitos finales y justificar, de ser caso, los cambios realizados en los valores de los elementos con respecto a los circuitos diseñados. 7.3. Por cada mesa de trabajo (2 estudiantes) se deberá traer en el día correspondiente a la realización de la práctica, una placa de circuito impreso (PCB) que contenga:
Un circuito de disparo con 555 de una señal PWM con relación de trabajo variable entre 0.1 y 0.9 y frecuencia de 5 [kHz]. Sugerencia: En la PCB emplear el zócalo apropiado que permita la modificación del capacitor que regula la frecuencia de la onda PWM. (Practica 4)
Un circuito de disparo (rampa lineal o cosenoidal) sincronizado con la red con relación de trabajo variable entre 0.1 y 0.9. (Practica 6)
7.4 Conclusiones y recomendaciones.
NOTA: DE MANERA OBLIGATORIA, LA PCB DEBERÁ MOSTRAR EL NOMBRE DE LOS ESTUDIANTES CON EL PROPIO COBRE DE LA PLACA.
8. REFERENCIAS [1] Floyd, T., Dispositivos Electrónicos, Pearson Education, 8va edición, 2008. [2] C. J. Savant and G. L. Carpenter, Diseño electrónico circuitos y sistemas.
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