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JOVANNY BEDOYA GUAPACHA
CONVERTIDORES AC - CC
En muchas aplicaciones industriales,
la carga
eléctrica alimentada requiere una tensión continua.
La conversión CA/CC es realizada por convertidores
estáticos de energía, comúnmente denominados
rectificadores. Por tanto, un rectificador es un
sistema electrónico de potencia cuya función es
convertir una tensión alterna en una tensión
continua.
CONVERTIDORES AC - CC
El uso de circuitos de electrónica de potencia
abarca un mercado muy amplio, que va desde el
control a conmutación y la conversión de energía.
Dado al amplio campo en el que se desenvuelve
esta rama de la ingeniería eléctrica se espera que los
estudiantes tengan un mínimo de conocimiento en
lo que concierne tanto a la teoría como a la puesta
en práctica de circuitos de este tipo.
Es por tanto que se desea realizar una metodología
de aprendizaje practico con el propósito de guiar al
estudiante a través de las etapas básicas de
aplicaciones de SCR’s.
CONVERTIDORES AC - CC
La planta física de los laboratorios en ocasiones no
tienen la capacidad de albergar grupos grandes de
estudiantes o no cuenta con los elementos suficientes
para implementar circuitos para su análisis, es
indispensable crear mecanismos que permitan al
estudiante realizar prácticas de circuitos como la
rectificación controlada desde lugares remotos por
medio del esquema cliente servidor a través de
software libre como el lenguaje Java y Python.
CONVERTIDORES AC -CC
Además este modelo permite generar estrategias de
control clásicas en lazo cerrado con previo conocimiento
de la carga instalada, también se puede conocer y
visualizar datos reales para determinar lo que ocurre en
un circuito según su topología.
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Como se mencionó anteriormente una solución a la problemática de
espacios y elementos fue el desarrollo de dos módulos con circuitos
básicos con SCR’s:
• MODULO CIRCUITOS BASICOS CON SCR’S
• MODULO CONTROL CA – CC MONOFASICO
MODULO CIRCUITOS BASICOS CON
SCR’S
MODULO CONTROL CA – CC
MONOFASICO
CONVERTIDORES AC -CC
Implementación de los módulos:
Los módulos para el manejo de potencia se
desarrollaron con dispositivos electrónicos
de
disparo como son los SCR’s C106 que soportan
corrientes medias y tensiones medias , Diodos
rectificadores 1N4007
que soportan tensiones
medias y corrientes bajas, estos dispositivos son de
fácil acceso en el mercado.
SCR
Diodo
CONVERTIDORES AC -CC
Los módulos contienen la misma tarjeta de control pues la característica
de ingreso de datos análogos y digitales es la misma.
Los módulos cuentan cada uno con dos microcontroladores de la
familia MOTORALA FREESCALE que tiene como
principal
herramienta de trabajo sus ciclos de maquina que son de 125 ns, esta fue
la principal causa de selección de de estos dispositivos, a continuación se
presenta el diagrama de bloques de la configuración interna del
microcontrolador.
CONVERTIDORES AC -CC
El segundo factor de selección de los microcontroladores
es su resolución de conversión que es de 10 bits, lo que nos
permite tener un escalamiento de 3.42 mv .
La captura de la señal de tensión:
La muestra de la señal de tensión se obtuvo por medio de la
interacción de un divisor de tensión y un amplificador de
instrumentación AD202
CONVERTIDORES AC -CC
La captura de la señal de corriente :
La muestra de la señal de corriente se obtuvo por medio de un sensor de
efecto hall ACS714
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La sincronización del sistema con la red eléctrica se
logra por la detección de cruce por cero de la señal
de alimentación.
Comunicaciones:
El sistema de comunicación consta de dos protocolos
• SCI – Serial a 256000 bps
• Cliente – Servidor
CONVERTIDORES AC -CC
La comunicación SCI: es el protocolo mas conocido de para
compartir datos entre dispositivos microcontrolados,
microcontrolados y computadoras, microcontroladores y
sensores ..etc,
la razón primordial de la velocidad de comunicación serial en
este diseño es que en una señal que oscila a 120 Hertz que tiene
un periodo de 8.3333 ms por lo tanto un grado corresponde a
46.29 us, tiempo en el cual se debe muestrear la señales de
tensión y corriente , convertir el protocolo RS23 a protocolo USB
y enviar los datos , esta tarea tarda alrededor de 36 us
CONVERTIDORES AC -CC
Protocolo Cliente – Servidor: Este tipo de comunicación nos
permite la interacción entre ordenadores ubicados en diferentes
redes de la red mundial.
El ordenador al cual esta unido el modulo CA –CC se configuro
como host (Servidor) por medio de una Dirección IP fija la cual fue
suministrada por el centro de recursos de la universidad , para
tener acceso al servidor desde un cliente se debe conocer la
contraseña y login dado por el administrador del servidor, además
de los programas de ejecución gratuitos como lo son NetBeans y
Python, lo que hace al sistema implementado robusto por se
código abierto.
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CONTROL
El sistema permite que tanto el cliente como el servidor implementen
estrategias de control en lazo cerrado simple o doble lazo , en el
modulo CA - CC monofásico, por que se dispone de las señales de
tensión y corriente casi en tiempo real, para obtener la tensión
promedio que se entrega a la carga la cual debe ser conocida.
CONVERTIDORES AC -CC
CONVERTIDORES AC -CC
CIRCUITOS BASICOS CON SCR’S TOPOLOGIAS:
A continuación se presentan algunos circuitos que se pueden
implementar en este módulo:
• Circuito A.
Resultado con α = 90°
CONVERTIDORES AC -CC
• Circuito B.
Resultado con α = 90°
CONVERTIDORES AC -CC
CONTROL CA – CC MONOFASICO TOPOLOGIAS:
A continuación se presentan algunos circuitos que se pueden
implementar en este módulo:
• Circuito C. Rectificador no controlado
Resultado con α = 90°
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• Circuito D. rectificador no Controlado
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Resultado. No hay control de ángulo de disparo de los tiristores
Circuito E. Rectificador Semicontrolado
Resultado. Solo hay control de ángulo de disparo de dos tiristores
Circuito F. Rectificador Controlado
Conclusiones
Durante el desarrollo del circuito se logró la realización de un diseño
que efectivamente cumple con el requisito para el estudio de los
parámetros necesarios en un rectificador controlado y
semicontrolado de onda completa por medio de un control PI desde
una ubicación remota.
Se logra cierta autonomía con respecto a la disponibilidad de los
elementos que puede otorgar el laboratorio de la universidad para
grupos numerosos.
El laboratorio se concentra en el estudio y análisis de estrategias de
control para circuitos rectificados .
La validación de resultados permitió cuantificar el desempeño del
circuito real con respecto a los datos teóricos determinados
mediante modelos matemáticos y computacionales.
El estudiante podrá observar resultados valiosos para análisis con un
montaje remoto.
PREGUNTAS ????
MUCHAS GRACIAS