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Diseño de un inversor monofasico con un microcontrolador, tecnica SPWMDescripción completa...
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J Mario Miranda
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Diseño de un inversor monofasico con un microcontrolador, tecnica SPWMDescripción completa
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ES$%E&A DE 'NGEN'ER(AS E&)$TR'$A* E&E$TR+N'$A , DE TE&E$OM%N'$A$'ONES
Bucaramanga* - de August de /01
Tabla de contenido
Contenido RESUMEN....................................................................................................... 3 INTRODUCCION.............................................................................................. 3 DESCRIPCION DEL PROBLEMA.....................................................................3 OBJETIVOS................................................................................................... 4 Objetivo Gener!"........................................................................................ 4 Objetivo# e#$e%&'%o#"................................................................................. 4 MARCO TEORICO.........................................................................................4 TIPOS DE INVERSORES................................................................................ 4 INVERSORES MONO()SICOS....................................................................... 4 INVERSOR MONO()SICO DE MEDIO PUENTE...............................................* INVERSOR MONO()SICO DE PUENTE COMPLETO........................................* INVERSORES MULTINIVEL............................................................................ + INVERSORES MODULADOS POR ANC,O DE PULSO -PM/..........................0 PM............................................................................................................ 0 CONSTRUCCION.......................................................................................... 1 (ILTRO DE SALIDA....................................................................................... 2 GENERACION DE SEALES DE CONTROL.....................................................2 SIMULACIN..............................................................................................56 LISTA DE ELEMENTOS................................................................................57 DISEO PCB.............................................................................................. 53 OBSERVACIONES....................................................................................... 54 CONCLUSIONES.........................................................................................54 BIBLIOGRA(IA............................................................................................51
RESUMEN Un inver#or en 8n $rototi$o e!e%tr9ni%o :8e tiene %o;o objetivo %onvertir 8n vo!tje
re%8en%i $revi;ente #e!e%%ion<. A! 'n!
re%8en%i
8eron e#%oFi<# $r trn#i#tore# ? 8n $8ente , :8e $8e<n #o$ortr ;@i;o 5666 Vtio#. En e! $ro%e#o
erente# >#e# $r #8 9$ti;o >8n%ion;ientoH #e re!iron #i;8!%ione# en e! software ORCAD $r n!ir #8 >8n%ion;ientoH $o#terior;ente #e
INTRODUCCION En !o# !ti;o# =o#H en Co!o;bi #e e$eri;ent
re#tr8%t8r b@#i% %o;o #on e! F8 $otb!e ? ! e!e%tri%i<<. Si bien no ei#te 8n v&n%8!o e#tre%o entre ! e!e%tri'%%i9n r8r! ? e! %re%i;iento e%on9;i%o
vorb!e# %on
%tor i;$ortnteH !# ten#ione# r;9ni%# #on 8n ti$o
erente# %rF# ? e:8i$o#H $or e#to
DESCRIPCION DEL PROBLEMA L #iFnt8r e!e%tr9ni% in<8#tri! $ro$one re!ir ;o
@%i! in#t!%i9n ?
8n%ion;iento tot!
re%8en%i
OBJETIVOS Objetio !ene"al# •
Re!ir 8n inver#or DCKAC :8e $rtir
8ente
re%8en%i
Objetio$ e$%ec&'co$# •
•
•
•
Inve#tiFr ? n!ir !#
erente# %on'F8r%ione#
tre %o;o Orcad-Pspice ? PSIM. Di#e=r e i;$!e;entr ! PCB
tre i%<. De#rro!!r 8n !Forit;o $r 8n ;i%ro%ontro!
MARCO TEORICO Un inver#or #e
re%8en%i
@#i%o o tri>@#i%o. Lo# inver#ore# #e 8ti!in en 8n Frn vrie<<
8ente#
otovo!ti%o#H %8;8!
TIPOS DE INVERSORES Lo# inver#ore# $8e
@#i% o tri>@#i%o t;bin $8e
INVERSORES MONO()SICOS
INVERSOR MONO()SICO DE MEDIO PUENTE E! inver#or
or;
8n<;ent! e# iF8! 6.4* VDC. S8 $rin%i$!
eren%i
(iF8r 5.Inver#or ;ono>@#i%o
INVERSOR MONO()SICO DE PUENTE COMPLETO E#te %ir%8ito ;o#tr
or;
8ente V<% ? en e! #iF8iente in#tnte $re%e 8n ten#i9n V<% neFtiv. E! %ir%8ito
8n<;ent! 6.26 V<%.
(iF8r 7. Inver#or ;ono>@#i%o
INVERSORES MULTINIVEL Lo# inver#ore# ;8!tinive! !i;ent
erente# to$o!oF&#
erente# e#tr8%t8r# b@#i%#. L >8n%i9n $rin%i$!
8ente
8ente
8ente#
8ente# DCH !# :8e #on 8#<# $r >or;r 8n on< AC e#%!on< :8e #e $re% ! on<
8ente# DC
8ente#/ :8e #e $roi; 8n on< #in8#oi<!
(iF8r 3. Eje;$!o
INVERSORES MODULADOS POR ANC*O DE PULSO +P,ME! otro ;to
P,M En %ir%8iter& n!9Fi% H 8n #e=! PM e# Fener< $or ! !i;ent%i9n
eren%i ? 8n #e=!
eren%i entre !#
eren%i e# 8n on< #in8#oi<! ! >re%8en%i
8n%ion 8n >re%8en%i #iFni'%tiv;ente ;?or :8e ! on<
eren%i. C8n
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eren%i e%e
(iF8r 4. Port
eren%i-rojo/H #!i< -ver
CONSTRUCCION E!
(iF8r *. DiFr;
(iF8r +. Cir%8ito t&$i%o
9r;8! $r %!%8!r !o# v!ore# ;∋o#
Q g P8ert
8F. f >re%8en%i H +6, $r e! !
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(ILTRO DE SALIDA E! %o;$onente 'n! $r obtener 8n #e=! #in8#oi<! $8r e# ! i;$!e;ent%i9n
(iF8r 0. Cir%8ito t&$i%o
re%8en%i
!ENERACION DE SEÑALES DE CONTROL E! ;i%ro%ontro!
#eH ?
8n%ionn 8n >re%8en%i
#<# 516 Fr
(iF8r 1. Se=!e#
SIMULACI.N D
tre ? no PSIMH ? #e re!iron !# #iF8iente# #i;8!%ione#.
V6
0
VC C
V5
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12V'(
0 R 2
V1 V 1 " 0 V 2 " 3 D " 0 R " 1 u F " 1 u # $ " 8 .3 3 3 % # & R " 1 6 .6 6 6 % 0
1k
2N2222
0
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1 " 0 2 " 3 D " 1 0u R " 1 0n F " 1 0n $ " 1 0u & R " 2 0u
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D 1
7 8 9 10 11
VB VS VC C C O M LO
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D1N 4002 C 3 56 n
0
IR2110
0 R 10 M 2 IRF150
10
L1
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VC C R 6
0
100 R 3
389uH M 3 IRF150
Q 3 10
0
1k
1
C 1 181n
R 9 10Meg
VC C
2N2222
R 4
2
R 13
1 2 3 4 5 6
R 5 100
Q 4
2N2222
U 4 VD D H IN SD LI N VSS H O
VB VS VC C C O M LO
D 2
7 8 9 10 11
C 4 2.2u
D1N4002 C 5 56n
0
IR2110
0 V V # #
U 3
2N2222
V3
0
1 2 3 4 5 6
R 7
1k V 1 " 0 V 2 " 3 D " 0 R " 1 0n F " 1 0n # $ " 1 0u # & R " 2 0u
VC C
100
Q 2
M 1 IRF150
10
0
1k V2 V 1 " 0 V 2 " 3 D " 8 .3 3 3% R " 1 u F " 1 u # $ " 8 .3 3 3 % # & R " 1 6 .6 6 6 % 0
R 8
Q 1
R 1
24V'(
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0 R 12
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10
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(iF8r 2. Montje en Or%< C$t8re. En e#te e#:8e; #e intento n!ir e! %o;$ort;iento
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5ms
10ms
15ms
20ms
25ms
30ms
35ms
V(M2:D,R9:2)
Time
De! re#8!t
V5 V6
R 5 12 10 0
V1 V 1 " 0 V 2 " 3 D " 1 u R " 1 u F " 1 u # $ " 8 .3 3 3 % # & R " 1 6 .6 6 6 %
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1
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.
L082)301)I
V
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2 1.225-V
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C 4 6. 5 0 9 V
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Q 3
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V 21 V O FF " 0 V * M # L " 1 0 F R & Q " 6 0
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V 22
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V 1 " 0 V 2 " 1 0 D " 5 u R " 1 0u F " 1 n # $ " 5u # & R " 1 0 u
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(iF8r 57. Si;8!%i9n %on ;o<8!%i9n. !
tre >8e" NO
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-DEG/
P,ASE -DEG/
5
+.666E65
7.637E65
5.666E66 2.643E65
6.666E66
7
5.766E67
3.1*6E65
5.124E66 *.*03E65
5.7*5E67
3
5.166E67
7.*1+E65
5.707E66
5.3*2E67
4.607E67
4
7.466E67
3.104E66
5.26+E65 5.000E65
3.446E67
*
3.666E67
5.164E66
1.101E67 5.6*0E67
3.4+4E67
+
3.+66E67
7.347E66
5.5*7E65 3.6+1E65
*.552E67
30ms
0
4.766E67
*.+5+E66
7.0+3E65
4.072E65
+.163E67
1
4.166E67
2.*72E66
4.+11E65 5.451E67
*.15+E67
2
*.466E67
*.**3E66
7.037E65
+.631E65
1.043E67
56
+.666E67
7.744E66
5.564E65 5.677E67
1.675E67
TOTAL ,ARMONIC DISTORTION 5.60+36*E65 PERCENT JOB CONCLUDED TOTAL JOB TIME
471.7*
LISTA DE ELEMENTOS Cantida d
Componente
Costo unitario
Costo total
4
Mo#>et IR(P5*6N
8000
32000
2
Dio
300
600
4
Re#i#ten%i 566
50
200
4
Re#i#ten%i 5666
50
200
4
Re#i#ten%i 56
50
200
2
C$%itor 7.7µ(
50
100
2
C$%itor *+n(
50
100
2
Driver IR7556
6000
12000
4
7N3264PNP BJT
100
600
1
MSP436G7**3
3000
3000
Total
$ 49.000
Tb! 5. E!e;ento# ? %o#to#.
DISEÑO PCB Un ve re!i
tre i%
(iF8r 53. Cir%8ito e#:8e;@ti%o.
(iF8r 54. Vi#t 3D.
OBSERVACIONES •
•
•
L !bor
%tore#. Entre !# ;?ore#
8e ! 8ti!i%i9n en e! #o>tre ORCAD
!!#
8n%ion;iento. Debi
8n%ion;iento
tre
8n%ion;iento PSIM ? ORCAD. (in!;ente #e o$to $or ORCAD
%i!i<
8n%ion.
•
e!i;inr ! #e=! 3 ? 4 e# ;8? %o;$!i%
i%o $r $o
CONCLUSIONES Pr !oFrr o$ti;i%i9n en 8n $ro%e#oH e# ne%e#rio tener en %8ent !o# #$e%to#
!!H to
!! ? !o# re#8!t
8n%ion;iento
re%8en%i %entr!
BIBLIO!RA(IA 5 Do8%etH J.H EFF!e#tonH D.H SH J. -7660/. DC/AC Pure Sine Wave. or%e#ter" PI. [2] (ir%i!< Se;i%on<8%tor. -7655H O%tober/. 7N3264 NPN Gener! P8r$o#e
A;$!i'er. (ir%i!< Se;i%on<8%tor Cor$ortion.
[3] Interntion! Re%ti'er. -766*H Mr% 73/. R7556-57/-S/Pb(KIR7553-57/
-S/Pb( ,iF n< Lo Si
orniH USA" IR or!< ,e<:8rter#.
4 Interntion! Re%ti'er. -7660H Mr% 73/. A$$!i%tion Note AN201. E! SeF8n
orniH USA" IR or!< ,e<:8rter#.
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