INVERSOR MONOFASICO Diego Chuya, Luis Encalada, Freddy Vivar Cuenca 24 de Marzo de 2011
Resumen Resumen En el presente informe se detalla la construcción de un inversor monofásico, para la conversión de VD-CA se utiliza un micro controlador que realice la secuencia de conmutación de los transistores según se requiera, y por último se comparan los resultados obtenidos con los resultados de la simulación que se obtuvo en un software.
Introduccion.
Los inversores, son circuitos que tienen como nalidad suministrar tensión o corriente alterna, variable en magnitud y frecuencia a partir de una fuente de corriente continua. Las principales aplicaciones de los inversores son el control de velocidad y posición de las máquinas de corriente alterna, la fabricación de fuentes ininterrumpidas de potencia (UPS) para cargas críticas y dispositivos de corriente alterna que funciones a partir de una batería como los vehículos eléctricos. Marco teorico. Inversor Monofasico
En la Figura 1, se presenta el esquema de un inversor monofásico. Este convertidor esta conformado por cuatro interruptores bidireccionales de corriente. La operación sincronizada de los interruptores Sw1;2;3;4 permite aplicar sobre la carga tensiones positivas (+Vs ), negativas (−Vs ) y cero (0) [2][1].
Figura 1: Esquema de un Inversor Monofasico 1
Para obtener tensión positiva (+Vs ) en la carga, es necesario cerrar los interruptores Sw1 y Sw2, mientras que Sw3 y Sw4 permanecen abiertos. Para obtener tensión negativa (−Vs ) en la carga, es necesario cerrar los interruptores Sw3 y Sw4, mientras que Sw1 y Sw2 permanecen abiertos. Para obtener tensión cero (0) en la carga, es necesario cerrar los interruptores Sw2 y Sw4 ó Sw1 y Sw3 mientras que los demás permanecen abiertos. Generalmente se alterna las dos secuencias de disparo, de forma simétrica, para obtener tensión cero en la carga con la nalidad que todas las componentes manejen los mismos niveles de pérdidas. El voltaje rms de salida se puede calcular con T 0 /2
2 V0 = T0
1/2
Vs2 dt
= Vs
(1)
0
Para que expresar el voltaje instantáneo de salida en forma de serie de Fourier, como sigue: v0 =
∞ X
4Vs sin nwt nπ n=1,3,5..
(2)
y para n=1, la ecuación 2 expresa el valor rms de la componente fundamentalÑ 4Vs V1 = √ = 0,9Vs 2π
(3)
la corriente instantánea i0 para un carga Rl es i0 =
∞ X n=1,3,5..
4Vs nπ
p
R2 + (nwL)
sin(nwt − θn )
(4)
donde θn = tan−1 (nwL/R). Al momento de conducir los diodos D1 y D2, la energía se regresa a la fuente de cd, y por consiguiente se les llama diodos de retroalimentación Desarrollo de la practica:
Los transistores se están polarizando por medio de un ángulo de disparo que polariza las bases de los transistores, esta polarización de los transistores debe ser echa en forma secuencial para generar la salida deseada. Al variamos el ancho de pulso de la entrada del circuito se logra variar el ciclo de trabajo con el n de eliminar los armónicos. El funcionamiento de la práctica se comprobó por medio de la salida del circuito, en la grá ca podemos observar el espectro 2
Figura 3: Señal de salida de la señal el cual corresponde a una frecuencia de 60 Hz esto se le aprecia como un pulso en la parte izquierda de la Figura 2, en la grá ca del espectro se puede apreciar que se produce la eliminación del tercer espectro.
Figura 2: Gra ca del espectro de la señal Otras de las señales obtenidas del osciloscopio fue la forma de onda a la salida del inversor (Figura 4).
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Figura 4: Formas de onda de tensión en la salida del inversor con carga. Simulaciones:
Figura 5: Esquema circuito monofásico
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Figura 6: Señales PWM para el control Conclusiones:
La generación de una señal alterna (CA) a partir de una fuente de corriente continua (CC) es uno de los procesos de conversión de potencia eléctrica más empleados en la actualidad. Entre sus aplicaciones cabe mencionar el control de motores de inducción, control de motores de imán permanente, sistemas de iluminación de emergencia y autotrónica. Dada su importancia, es indispensable conocer los principios de funcionamiento de los inversores, al igual que con el de los dispositivos electrónicos de potencia, y aprenden a utilizarlos en diversas situaciones. Por esta razón la realización de prácticas de laboratorio es muy importante ya que además de reforzar nuestros conocimientos nos permite comprender comportamiento real de los dispositivos de potencia y nos ayudan a poder desarrollar nuestros propios diseños. El problema que se tuvo en el desarrollo de la práctica, fue que el circuito estaba conformado solo por tips 31, los cuales se activan y desactivan con las señales de PWM pero no en forma correcta ya que se tendrá un cierre volátil en dos de estos tips, por lo que no se garantiza su correcto cierre, por lo tanto es recomendable utilizar tips 32 (PNP) para garantizar un cierre correcto y obtener un funcionamiento adecuado del inversor monofásico. Referencias
[1] A. V. Ramos, P. S. Castro, J. J. J. Rodríguez, and I. C. Cantón. Convertidores CD-CA. [2] M. H. Rashid.
Electrónica de potencia. Pearson Educación, 2004.
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