Convertidor DC/AC (Inversor)
ROGER GARCIA BELTRAN 5135166 DIOFANTE GAMBA MORENO 4071508 WILLIAM ALEXANDER GIRALDO VILLADA Código. 10.050.896
GRUPO 203039_11
TUTOR: JAIRO LUIS GUTIERREZ
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANICA ELECTRONICA ANALOGA BOGOTÁ, SEPT 20
Introducción
En el presente trabajo de la asignatura de electrónica de potencia vamos a desarrollar una seria de actividades aplicando todos y cada uno de los conocimientos adquiridos en la Unidad 1 del curso, con la finalidad de realizar diseños de circuitos con dispositivos semiconductores de conmutación para el control y transformación de la energía eléctrica y también realizando la identificación de las características de fabricación, simbología y medida. En la Electrónica de Potencia, el concepto principal es el rendimiento. El elemento de base no puede trabajar en régimen de amplificación pues las pérdidas serían elevadas, es necesario trabajar en régimen de conmutación, siendo el componente de base el semiconductor quien trabaja como interruptor Por tanto la Electrónica de Potencia se ha introducido de lleno en la industria en aplicaciones tales como las fuentes de alimentación, cargadores de baterías, control de temperatura, variadores de velocidad de motores, etc. Es la Electrónica Industrial quien estudia la adaptación de sistemas electrónicos de potencia a procesos industriales. Siendo un sistema electrónico de potencia aquel circuito electrónico que se encarga de controlar un proceso industrial, donde interviene un transvase y procesamiento de energía eléctrica entre la entrada y la carga, estando formado por varios convertidores, transductores y sistemas de control., los cuales siguiendo hoy en día evolucionando y creciendo constantemente. También se hará una participación en el área del foro con el fin de socializar y adquirir más conocimientos en el área.
OBJETIVOS
El estudiante diseña circuitos con dispositivos semiconductores de conmutación para el control y transformación de la energía eléctrica identificando características de fabricación, simbología y medidas. Conocimiento de los dispositivos semiconductores más empleados en electrónica de potencia y análisis de sus condiciones de funcionamiento. Conocimiento aplicado de la electrónica de potencia. -Capacidad para elaborar especificaciones y documentaciones de los sistemas electrónicos de potencia.
Actividades a desarrollar
Diseño De Un Convertidor DC/AC (Inversor)
Entrada DC
Puente Inversor Controlado por SPWM
Salida AC
Figura No. 1 Diagrama de bloques general de un convertidor DC/AC.
La electrónica de potencia ha evolucionado de manera acelerada en los últimos 20 años. El desarrollo de elementos semiconductores de potencia ha propiciado que se puedan realizar conversiones de energía
de manera eficiente y a niveles altos de potencia. Todo esto ha ayudado a satisfacer las necesidades crecientes de las aplicaciones industriales. Por todo esto, los diferentes métodos de conversión de energía AC-DC, DC-DC, AC-AC, DC-AC.
El problema: Suponga que trabaja para una compañía que diseña, prueba, fabrica y comercializa varios instrumentos electrónicos, incluyendo fuentes de alimentación ininterrumpidas (UPS).
Su primera asignación es, desarrollar y probar en el en simulador de circuitos electrónicos el circuito convertidor DC/AC que se usara para la fabricación de UPS e Inversores para ser usados en automóviles.
El diseño debe satisfacer las siguientes especificaciones:
♦ Voltaje DC de entrada 12 V. ♦ Voltaje AC de Salida 120 V a 60 Hz. ♦ Potencia de salida de 100 a 1000 W.
Individuales:
Etapa De Planeación
Participación: Roger Alberto García 1.1 Realizar un resumen en máximo 1 página en el que defina que es un convertidor de DC-AC integrando las siguientes temáticas:
•
Tipos.
•
Aplicaciones Principales.
•
Factores relacionados con la eficiencia de estos sistemas.
Los convertidores
también son conocidos como
inversores
este es
un dispositivo
eléctrico que convierte la corriente directa (DC) a corriente alterna (AC), la AC puede ser convertida en cualquier voltaje y frecuencia con el uso de transformadores adecuados, conmutación y control y cómo funcionan estos inversores.
El voltaje de la corriente
continua es constante y la carga eléctrica fluye en una sola dirección. Por el contrario, en la corriente alterna la magnitud y dirección de flujo cambia de forma periódica con valles y picos que aparecen a intervalos regulares. El inversor de voltaje utiliza circuitos electrónicos para hacer que el flujo de la corriente continua cambie de dirección de forma periódica haciéndola similar a la corriente alterna. Tipos La mayoría de inversores de voltaje actuales pueden producir corriente alterna de onda cuadrada (onda sinusoidal modificada) o de onda sinusoidal pura. La corriente continua de onda cuadrada no tiene unos picos y valles de forma tan suave como la corriente alterna que hay en la red eléctrica de los hogares pero es válida que funcionen la mayoría de aparatos eléctricos. Debido a que se pueden utilizar y que son muy baratos, los inversores de onda cuadrada con las comunes. Los inversores de onda sinusoidal pura son bastante más caros pero producen una corriente alterna más constante y con picos y valles más suaves. Este tipo de inversores son los utilizados para equipos y aparatos más sensibles, por ejemplo aparatos electrónicos de hospital. Un inversor de empate (GTI: grid-tie inverter) es un tipo especial de inversor que convierte la corriente directa (DC) de electricidad en corriente alterna (AC) de electricidad y lo introduce en una red eléctrica existente. GTI se utilizan a menudo para convertir la corriente continua producida por muchas fuentes de energía renovables, como paneles solares o pequeñas turbinas de viento. Aplicaciones Principales.
el principal uso de los inversores es para hacer transformar la energía eléctrica continua disponible en corriente alterna que pueda ser utilizada para la mayoría de aparatos eléctricos Los inversores de voltaje más básicos es un dispositivo pequeño que se puede conectar directamente a las salida de corriente continua del vehículo o a la entrada del encendedor y hacer funcionar un ordenador portátil, un DVD portátil, cargar teléfonos móviles y aparatos similares Factores relacionados con la eficiencia de estos sistemas.
Mantén siempre bien ventilado el inversor para prevenir su sobrecalentamiento.
Sí se utiliza el inversor mientras el vehículo está en funcionamiento no debería haber ningún problema ya que el funcionamiento del motor va suministrando nueva energía a la batería y esta al inversor.
Participación: DIOFANTE GAMBA MORENO
Individuales: 1.1 Realizar un resumen en máximo 1 página en el que defina que es un convertidor de DCAC integrando las siguientes temáticas: Un inversor es un dispositivo eléctrico que convierte la corriente directa (DC) a corriente alterna (AC), la AC puede ser convertida en cualquier voltaje y frecuencia con el uso de transformadores
adecuados,
conmutación
y
control
de
circuitos.
De estado Rígido, los inversores no tienen partes móviles y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde pequeños sistemas de suministro de conmutación de potencia en los ordenadores, a las grandes empresas eléctricas de alta tensión de corriente continua que las aplicaciones de energía de transporte a granel. Los inversores se utilizan comúnmente para la fuente de alimentación de CA con fuentes de corriente, tales como paneles solares o baterías. Los convertidores son elementos capaces de alterar las características de la tensión y la corriente que reciben, transformándola de manera optimizada para los usos específicos donde va a ser destinada en cada caso.
Un convertidor eléctrico tiene la característica de alterar la tensión y las características de la corriente eléctrica que recibe, transformándola de tal forma que sea apta para el uso a que estés destinada en cada situación. De este modo, cuando un convertidor recibe la corriente continua a determinado voltaje y la transforma en corriente continua pero con un voltaje distinto se denomina convertidor DCDC, en cambio los que transforman la corriente continua en alterna se llaman convertidores DC-AC. Muchos de ellos se utilizan en energía solar para las conexiones que provienen de paneles fotovoltaicos. A esos convertidores se los denomina también inversores de uso fotovoltaico. Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de transistores o dispositivos similares, como los tiristores, los triac's o los IGBT's. Inversores más eficientes utilizan varios artificios electrónicos para tratar de llegar a una onda que simule razonablemente a una onda senoidal en la entrada del transformador, en vez
de
depender
de
éste
para
suavizar
la
onda
Se pueden clasificar en general de dos tipos: 1) inversores monofásicos y 2) inversores trifásicos. La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones industriales para controlar alta potencia Los inversores también se utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc, en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas. Aplicaciones Principales: La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones industriales para controlar alta potencia. Los inversores también se utilizan
para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc, en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas. Funcionamiento: Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda rectangular. Esta onda rectangular alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más una onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. La forma de onda de salida del voltaje de un inversor ideal debería ser sinusoidal. Una buena técnica para lograr esto es utilizar la técnica de PWM logrando que la componente principal senoidal sea mucho más grande que las armónicas superiores. Tipos. De onda sinusoidal modificada: La salida de un inversor de onda sinusoidal modificada es similar a una salida de onda cuadrada, excepto que la salida pasa a cero voltios durante un tiempo antes de cambiar de positivo o negativo. Es simple y es compatible con la mayoría de los dispositivos electrónicos, a excepción delos equipos sensibles o especiales, por ejemplo, algunas impresoras láser, lámparas fluorescentes, equipos de audio Onda senoidal pura: Un inversor de onda sinusoidal pura genera una salida de onda sinusoidal casi perfecta (<3% de distorsión armónica total) que es esencialmente la misma que la utilidad proporcionada por la red eléctrica. Por lo tanto, es compatible con todos los dispositivos electrónicos de CA. Este es el tipo de los utilizados en los inversores de conexión a red. Su diseño es más complejo, y cuesta más por unidad de energía. Inversor de empate: Un inversor de empate (GTI: grid-tie inverter) es un tipo especial de inversor que convierte la corriente directa (DC) de electricidad en corriente alterna (AC) de electricidad y lo introduce en una red eléctrica existente. GTI se utilizan a menudo para convertir la corriente continua producida por muchas fuentes de energía renovables, como paneles solares o pequeñas turbinas de viento
Participación: WILLIAM ALEXANDER GIRALDO VILLADA
1.1 Realizar un resumen en máximo 1 página en el que defina que es un convertidor de DCAC integrando las siguientes temáticas: ¿Qué es un convertidor DC-AC? La red de eléctrica comercial suministra corriente alterna (CA), esta fuente es el estándar de electricidad en cualquier parte cualquier cosa que se "conecta" a la energía de la red, puede funcionar. Corriente Alterna es una corriente que cambia su dirección muchas veces por segundo (60 hz). Y se utiliza para el servicio de la red de energia comercial, porque es más práctico para la transmisión de larga distancia. La corriente directa (DC) es una electricidad fluye en una sola dirección, las baterías proporcionan electricidad de corriente continua (en una sola dirección). Un inversor, convierte la corriente continua en corriente alterna y también cambia el voltaje, en otras palabras, se trata de un adaptador de corriente que basado en un sistema de baterías, permitiendo operar a los aparatos convencionales de Corriente Alterna directamente o por medio de cableado de la vivienda convencional. Hay maneras de usar Corriente Directa, para un estilo de vida moderno, se requiere un inversor para la gran mayoría, si no todas sus cargas (en términos eléctricos, "cargas" son dispositivos que utilizan la energía eléctrica). Este inversor, se utiliza para alimentación fotovoltáica ó Solar (energías renovables) en una casa conectada en circuitos independientes para alimentar la energía sobrante los equipos y lámpara que no rebasen el 80% de su capacidad.
Tipos De onda sinusoidal modificada La salida de un inversor de onda sinusoidal modificada es similar a una salida de onda cuadrada, excepto que la salida pasa a cero voltios durante un tiempo antes de cambiar de positivo o negativo. Es simple y es compatible con la mayoría de los dispositivos electrónicos, a excepción delos equipos sensibles o especiales, por ejemplo, algunas impresoras láser, lámparas fluorescentes, equipos de audio.
Onda senoidal Pura Un inversor de onda sinusoidal pura genera una salida de onda sinusoidal casi perfecta(<3% de distorsión armónica total) que es esencialmente la misma que la utilidad proporcionada por la red eléctrica. Por lo tanto, es compatible con todos losdispositivos electrónicos de CA. Este es el tipo de los utilizados en los inversores deconexión a red. Su diseño es más complejo, y cuesta más por unidad de energía.
Elinversor eléctrico es un oscilador electrónico de alta potencia. Inversor de empate. Un inversor de empate (GTI: grid-tie inverter) es un tipo especial de inversor que convierte la corriente directa (DC) de electricidad en corriente alterna (AC) de electricidad y lo introduce en una red eléctrica existente. GTI se utilizan a menudo para convertir la corriente continua producida por muchas fuentes de energía renovables, como paneles solares o pequeñas turbinas de viento. Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual es utilizado para interrumpir la corriente entrante y generar una onda cuadrada. Esta onda cuadrada alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más una onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. Las formas de onda de salida del voltaje de un inversor ideal deberían ser sinusoidales. Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de transistores o dispositivos similares, como los tiristores, los triac's o los IGBT's. Inversores más eficientes utilizan varios artificios electrónicos para tratar de llegar a una onda que simule razonablemente a una onda senoidal en la entrada del transformador, en vez de depender de éste para suavizar la onda.
1.2 Participar en el foro de la fase 1 opinando sobre cuál es el tipo de Inversor que sugiere se diseñe justificando su propuesta.
EL TIPO QUE PROPONGO PARA EL DISEÑO SENOIDAL PURA
ES UN INVERSOR DE ONDA
realizando una comparación
con los
convertidores de
tipo
onda sinusoidal
modificada que sólo sirven para aparatos sin motor y poco complejos, para el uso de iluminación, televisor, reproductor de música o de DVD, comencé a investiga un poco sobre los convertidores de tipo de onda sinusoidal pura estos convertidores generan la misma onda que la que recibimos en el hogar. Son más costosos que los de onda modificada pero pueden utilizarse con todo tipo de aparatos con motor, simples, complejos o de electrónica sensible ofreciendo un funcionamiento excelente hay que destacar que los inversores de onda pura producen una corriente de mejor calidad incluso que la que llega a los hogares mediante la red eléctrica. Lo que significa que los aparatos electrónicos conectados a la instalación serán más eficientes y su funcionamiento será mejo Los modelos más utilizados son de 1500W o superiores, ya que los inversores de onda pura se suelen utilizar para el uso automóviles y en la casa por lo tanto sugiero que este se el tipo que se diseñe en este proyecto Los inversores de onda sinusoidal pura son convertidor capaz de transferir energía eléctrica desde un sistema de continua a un sistema de alterna. El objetivo de un inversor es generar a partir de un sistema de continua, una tensión de salida sinusoidal, de frecuencia y amplitud controlable. Y Dependiendo de si el sistema de continua consiste en una fuente de tensión o una fuente de corriente, por esto nos concentraremos en los VSI por ser los convertidores más usados.
Las técnicas que se desarrollarán para los VSI son aplicables, con cambios menores, para los CSI. Importancia de la forma de onda de la tensión de salida y de la magnitud de sus armónicos. Una de sus APLICACIONES es como Respaldo de energía, UPS: Una de las formas más comunes de almacenamiento de energía eléctrica de pequeño porte es en continua, mediante el uso de
baterías. Dado que para la mayoría de las aplicaciones debemos disponer de “corriente alterna”, necesitamos de un inversor para poder utilizar la energía almacenada en la batería:
Otra justificación por el cual el Control de velocidad de motores de inducción: El variador de frecuencia nos permite a partir de un sistema de DC de tensión y frecuencia fijas, obtener un sistema AC donde la amplitud y la frecuencia de la tensión de salida son controlables. De esta forma, mediante un variador de frecuencia, contamos con una tensión AC de magnitud y frecuencia controlables, que podemos utilizar para controlar la velocidad de un motor:
Colaborativas: -
Se debe anexar en el informe grupal pantallazos de participaciones de los estudiantes que integran el trabajo.
Aportes de DIOFANTE GAMBA
las
Aportes de WILLIAM ALEXANDER GIRALDO VILLADA
Aportes de ROGER ALBERTO GARCIA
CONCLUSIÓN
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Gutiérrez, J. (Productor). (2016). OVI Introducción a los sistemas de potencia. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/10439 Mohan, N. Undeland, T. Robbins, W. (2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones
y
diseño (pp.
445-582).
Recuperado
de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=464&docID=105 65530&tm=1482450513143 Mohan, N. Undeland, T. Robbins, W. (2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones
y
diseño. (pp.
608-637).
Recuperado
de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=627&docID=105 65530&tm=1482451710573
