UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ELECTRONICA DE POTENCIA

FASE 3 ETAPA DE POTENCIA Y FILTRADO

JOSÉ DAVID PINEDA TORRES

PABLO ALBERTO NOGUERA

FERNANDO MUÑOZ CUBILLOS

GRUPO 100108_89

BOGOTA D.C.

2015

INTRODUCCIÓN

Los convertidores DC/AC conocidos también como inversores, son dispositivos

electrónicos que permiten convertir energía eléctrica DC en alterna AC.

En el siguiente trabajo colaborativo, daremos a conocer nuestro ciruitos driver y circuito

LC en nuestra etapa de potencia proponiendo el ciruito adecuado para diseñar nuestro

proyecto, con el cual utilizaremos un una filtracion de salida.

Marco Teórico

3.1 Se debe presentar el circuito driver de la etapa de potencia y se debe explicar la función

del mismo.

Rta:

CIRCUITO DE POTENCIA

Para nuestro caso la etapa de potencia se va a componer de una fuente de CD constante se debe

generar un voltaje senoidal a partir de la conmutación de los 4 interruptores en el puente

monofásico. Para ello se controlan 4 IGBT’s de potencia ultrarrápidos IRG4PC50U, VDSS=600V,

ID=30A,) los cuales tienen la capacidad de conmutado rápido a parte de soportar rangos de

voltajes altos. El voltaje CD a la entrada del puente, se obtiene por medio de un puente de diodos

y un filtro capacitivo de 1200 µF. En la siguiente imagen puede apreciarse el esquema eléctrico de

dicho circuito.

3.2 Se debe diseñar el circuito LC que filtrara la salida del puente inversor. ¿Por qué

es necesario filtrar la salida?

Rta:

Con filtro LC

Para la realización de nuestro circuito LC vamos a tener en cuenta la calidad de los inversores, estos por lo general se evalúa en términos de los parámetros de rendimiento con THD. Para el mejoramiento de esto, se implementó un filtro LC. Los parámetros del filtro

son L=300µH y C=13.2µF, resultando en una frecuencia de corte de 2.5KHz la cual es adecuada ya que la frecuencia de la señal portadora es de 20 kHz, Para obtener una forma de onda sinusoidal pura, se necesitan filtros generalmente LC pasa bajos que eliminan las componentes armónicas que se presenten en bandas laterales a la frecuencia de la onda portadora.

Además, el filtro LC que se debe diseñar a la salida debe ser en paralelo con el fin de reducir el contenido armónico de alto orden sin afectar la frecuencia fundamental de la señal de salida.

El filtro LC paralelo. Este tipo de circuito presenta menor distorsión armónica a la del circuito LC

serie.

Lo relevante del filtro

Ganancia de máxima aproximación igual al factor de calidad. Proporciona una

sobre tensión.La corriente de entrada debe ser mayor a la corriente de carga.

Mayor factor de calidad.

Disminución del tercer armónico.

3.3 Proponga un método de regulación de la tensión y corriente de salida frente a la

distorsión armónica inyectada por la conexión de cargas no lineales.

Rta:

Filtros Activos

Están compuestos por elementos pasivos y transistores controlados, son capaces de eliminar

prácticamente todos los armónicos de baja frecuencia y no tienen los inconvenientes de los

filtros pasivos.

Los filtros activos pueden ser conectados en serie o en paralelo. Los filtros serie actúan

como fuente de voltaje, proporcionan una alta impedancia para los armónicos e impedancia

reducida para la frecuencia de la red. Los filtros activos en paralelo, actúan como fuente de

corriente en paralelo con la carga, inyectando o absorbiendo corriente según sea necesario.

Existe la posibilidad de combinar filtro activo y pasivo, formando un filtro híbrido.

Entre los filtros activos podemos analizar los siguientes:

Reductor de Armónicos CC.

Reductor de Armónicos CA

Reductor de Armónicos Trifásico

Reductor de armónicos CC (Harmonic reducer DC)

Este convertidor se conecta en paralelo con la carga, como se muestra en la siguiente

figura.

En esta configuración el filtro actúa como fuente de corriente, la tensión del condensador

debe ser mayor a la tensión máxima de entrada.

Los transistores se controlan de manera tal que la corriente sea senoidal, para que el RA

inyecte corriente se cerrará el switch superior y se impulsará una corriente creciente ya que

el voltaje del condensador es mayor a la tensión de red. Cuando queremos que la corriente

disminuya, cerramos el interruptor inferior. Así la corriente sigue una referencia senoidal

gracias al control de los transistores.

Reductor de Armónicos CA

Se conecta en el lado de alterna. Básicamente funciona igual que el RA CC, pero tiene dos

interruptores adicionales para controlar las tensiones negativas.

Reductor Armónico Trifásico

El convertidor se conecta en paralelo con la red, logra que la corriente de red sea sinusoidal,

además tiene la capacidad de corregir factor de potencia anulando la componente reactiva

que entrega la red, también puede balancear la carga de las fases en caso de alimentas un

consumo desequilibrado.

Existen muchas topologías posibles, se estudiará la configuración tipo puente inversor

trifásico con conexión de neutro.

El funcionamiento es muy sencillo debido a que cada rama del RA se controla en forma

independiente ya que existe un punto común con la red en el neutro. Se genera una señal de

referencia senoidal para cada fase desplazadas 120º, logrando que la corriente de red siga

esta referencia. La tensión de cada condensador debe ser mayor al voltaje máximo entre

fase y neutro de la red.

Para inyectar corriente a la red, se debe cerrar los transistores superiores, así el voltaje en el

condensador formará un circuito con la bobina correspondiente y existirá una corriente

creciente hacia el sistema. Para reducir la inyección de corriente se debe cerrar el transistor

inferior y la bobina recibe ahora un voltaje opuesto.

Filtro pasivo

Filtro pasivo de conexión paralela En cargas no muy fluctuantes, es posible emplear

distintas ramas LC conectadas en paralelo con la carga y sintonizadas a las frecuencias de

los armónicos de corriente que se deseen retirar del sistema. A partir del espectro de la

intensidad de la carga que se desea compensar, se escogen los amónicos más relevantes.

Para compensar cada uno de ellos, por ejemplo el de orden n, se eligen valores de Ln y Cn

que satisfagan la ecuación wn=2π f n= 1√LnCn donde f es el valor de la frecuencia

fundamental.

Regulación interna (ILR)

Esta estructura de control implica que el voltaje de referencia, el voltaje de retroalimentación y el condensador de salida son comunes. Para convertidores en modo de control de corriente promedio, la distribución de corriente puede ser modificada, agregando un control de referencia, para el lazo de corriente interna de cada módulo. Ventajas: distribución de corriente estable, regulación de voltaje de manera precisa.

Como resultado, la corriente de salida de los convertidores en paralelo, depende de un

control seguro con un lazo de voltaje a la salda del sistema y las señales de error de

distribución, no pasan a través del compensador del lazo de voltaje. Desventajas: el sistema

degrada la modularidad, pobre nivel de tolerancia

SIMULACION PWM EN MATLAB.

CONCLUSIONES

Los filtros logran disminuir el contenido armónico de una señal, manteniendo la frecuencia

fundamental.

El inversor de voltaje es un dispositivo que resulta muy útil para alimentar diversos

dispositivos electrónicos.

De la calidad de energía depende que el inversor entregue el voltaje suficiente para

alimentar un dispositivo dado

El inversor debe tener configurada la frecuencia de trabajo, de acuerdo al estándar de

frecuencia y tensión.

REFERENCIAS

Electrónica de Potencia: Teoría y Aplicaciones José Manuel Benavent García, Antonio Abellán García, Emilio Figueres Amorós - 1999 - 235 páginas.

Rashid, M H., (1995). Electrónica de Potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. (2 ed.):

Prentice Hall.

Electrónica Analógica Integrada Emilio Batalla Viñals, Clara Pérez Fuster, MANUEL AUTOR IRANGO PONTES - 1993 - 392 páginas.

Electrónica analógica Ignasi Sos Bravo, CEAC - 2006 - 152 páginas.

ELECTRONICA DE POTENCIA Recuperado el 31 de octubre del 2015, de:

http://electronicadepotenciacuc.wikispaces.com/Convertidores+DC-AC+(Inversores)

Academia edu recuperado el 31 de octubre del 2015, de:

http://www.academia.edu/6097805/Qu%C3%A9_es_un_convertidor_DC-AC