Rectificadores E Inversores
Páginas: 17 (4209 palabras)
Publicado: 24 de septiembre de 2012
“Rectificadores e Inversores”
M. C. Steffens
Abstract— Los rectificadores son y han sido siempre objetos de estudio dentro de la electrónica de potencia, pues son la base de todo tipo de fuente continua, ya sea switching o lineal. Los rectificadores más simples son hechos con diodos y que resultan bastante funcionales para aplicaciones poco exigentes, en cambio si se requiere de mayor precisióny limpieza de armónicas se debe combinar la potencia con el control, aprovechando ciertas cualidades como la regeneración de potencia, como es lo que estudiaremos en la primera parte de este documento. Así como también los inversores han resultado tremendamente útiles tanto en aplicaciones de alta potencia, como también en el uso de energías renovables como la energía solar.
IndexTerms—Rectificador, Fuente Switching, Control, Regeneración, Inversores.
INTRODUCCIÓN
E
N esta oportunidad se analizarán tres situaciones distintas, efectuando simulaciones en un Rectificador de Frente Activo o AFE monofásico, a una fuente Switching configuración Puente y por último un Inversor Fuente de Voltaje Trifásico.
La primera parte consta en observar las formas de ondas tanto análogas comolas señales del controlador, bajo distintas condiciones de carga, regeneración de potencia, comparación armónica entre un AFE y un puente de diodos, y respuesta a escalón del sistema de control.
La segunda parte
La tercera parte de este documento tiene como objetivo entender el funcionamiento de un inversor trifásico, controlado por histéresis, analizando sus rangos y limitaciones de corrientea controlar y ver la relación entre la frecuencia de conmutación y el ancho de histéresis, estudiando además lo enlazado que está un buen control en la simulación, con el tiempo de muestreo exigido al computador.
Primera Parte
Simule en PSIM un rectificador de frente activo Puente monofásico. Considere una carga resistiva. Desarrolle las siguientes preguntas, comentando los resultadosobtenidos:
Grafique: vs, is, is*, Vdc y Vafe
El circuito a simular, en Psim es:
Fig. 1. Circuito AFE con su respectivo circuito de control
OBS: El comparador con histéresis tiene una banda de 2*(R1/R2), o más bien,
δ=R1R2
y las señales de salida fluctúan entre 0 y 1.
Gráfico de vs:
Fig. 2. Gráfico de vs o voltaje a la entrada.
Gráfico is:
Fig. 3. Gráfico de is ocorriente a la entrada.
Fig. 4. Zoom a una región de la Curva de is.
Se puede observar que el ripple es de 2[A] o 2d, lo correspondiente al ancho total de histéresis.
Is y vs en fase, la red está entregando potencia a la carga.
Gráfico de is*:
Fig. 5. Gráfico de is* o referencia de corriente.
Se puede notar una gran amplitud en el transciente, esto es porque is es muy grande alcomienzo por la presencia del condensador.
Gráfico de Vdc:
Fig. 6. Gráfico de Vdc o Voltaje rectificado.
El ripple de voltaje es bastante bajo (2[V] máximo), notada presencia de 2da armónica (100[Hz]) producida en la rectificación.
Gráfico de Vafe:
Fig. 7. Gráfico de Vafe
Vafe=Vs-Vr-Vl
A un time step de 10-5[s], se observa el voltaje de frente activo, el cual presenta (según FFT)una fundamental de 50[Hz] con aproximadamente 300[V] de amplitud, y una gran masa de frecuencias que rodean los 10[KHz], además pequeñas armónicas cercanas a los 60 [KHz].
En tc=0.3[s] aumente la carga en un 50% (conecte carga adecuada en paralelo) y grafique el comportamiento transitorio de las variables del punto A.
Para esta pregunta se agregó en paralelo, una resistencia de 400 [Ohm]con un switch programable (bidirectional switch) en serie que se activa en 0.3[s].
La resistencia en paralelo se diseñó bajo el criterio de aumentar la carga en un 50%, es decir que aumente la corriente en un 50% (o un 150%). Así,
I=1.5*(VR)
La resistencia paralelo del sistema debe disminuir en 2/3, o 133 [Ohm]. Usando propiedad de resistencia en paralelo:
200*R2200+R2=133[Ohm]...
M. C. Steffens
Abstract— Los rectificadores son y han sido siempre objetos de estudio dentro de la electrónica de potencia, pues son la base de todo tipo de fuente continua, ya sea switching o lineal. Los rectificadores más simples son hechos con diodos y que resultan bastante funcionales para aplicaciones poco exigentes, en cambio si se requiere de mayor precisióny limpieza de armónicas se debe combinar la potencia con el control, aprovechando ciertas cualidades como la regeneración de potencia, como es lo que estudiaremos en la primera parte de este documento. Así como también los inversores han resultado tremendamente útiles tanto en aplicaciones de alta potencia, como también en el uso de energías renovables como la energía solar.
IndexTerms—Rectificador, Fuente Switching, Control, Regeneración, Inversores.
INTRODUCCIÓN
E
N esta oportunidad se analizarán tres situaciones distintas, efectuando simulaciones en un Rectificador de Frente Activo o AFE monofásico, a una fuente Switching configuración Puente y por último un Inversor Fuente de Voltaje Trifásico.
La primera parte consta en observar las formas de ondas tanto análogas comolas señales del controlador, bajo distintas condiciones de carga, regeneración de potencia, comparación armónica entre un AFE y un puente de diodos, y respuesta a escalón del sistema de control.
La segunda parte
La tercera parte de este documento tiene como objetivo entender el funcionamiento de un inversor trifásico, controlado por histéresis, analizando sus rangos y limitaciones de corrientea controlar y ver la relación entre la frecuencia de conmutación y el ancho de histéresis, estudiando además lo enlazado que está un buen control en la simulación, con el tiempo de muestreo exigido al computador.
Primera Parte
Simule en PSIM un rectificador de frente activo Puente monofásico. Considere una carga resistiva. Desarrolle las siguientes preguntas, comentando los resultadosobtenidos:
Grafique: vs, is, is*, Vdc y Vafe
El circuito a simular, en Psim es:
Fig. 1. Circuito AFE con su respectivo circuito de control
OBS: El comparador con histéresis tiene una banda de 2*(R1/R2), o más bien,
δ=R1R2
y las señales de salida fluctúan entre 0 y 1.
Gráfico de vs:
Fig. 2. Gráfico de vs o voltaje a la entrada.
Gráfico is:
Fig. 3. Gráfico de is ocorriente a la entrada.
Fig. 4. Zoom a una región de la Curva de is.
Se puede observar que el ripple es de 2[A] o 2d, lo correspondiente al ancho total de histéresis.
Is y vs en fase, la red está entregando potencia a la carga.
Gráfico de is*:
Fig. 5. Gráfico de is* o referencia de corriente.
Se puede notar una gran amplitud en el transciente, esto es porque is es muy grande alcomienzo por la presencia del condensador.
Gráfico de Vdc:
Fig. 6. Gráfico de Vdc o Voltaje rectificado.
El ripple de voltaje es bastante bajo (2[V] máximo), notada presencia de 2da armónica (100[Hz]) producida en la rectificación.
Gráfico de Vafe:
Fig. 7. Gráfico de Vafe
Vafe=Vs-Vr-Vl
A un time step de 10-5[s], se observa el voltaje de frente activo, el cual presenta (según FFT)una fundamental de 50[Hz] con aproximadamente 300[V] de amplitud, y una gran masa de frecuencias que rodean los 10[KHz], además pequeñas armónicas cercanas a los 60 [KHz].
En tc=0.3[s] aumente la carga en un 50% (conecte carga adecuada en paralelo) y grafique el comportamiento transitorio de las variables del punto A.
Para esta pregunta se agregó en paralelo, una resistencia de 400 [Ohm]con un switch programable (bidirectional switch) en serie que se activa en 0.3[s].
La resistencia en paralelo se diseñó bajo el criterio de aumentar la carga en un 50%, es decir que aumente la corriente en un 50% (o un 150%). Así,
I=1.5*(VR)
La resistencia paralelo del sistema debe disminuir en 2/3, o 133 [Ohm]. Usando propiedad de resistencia en paralelo:
200*R2200+R2=133[Ohm]...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.