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Electrónica de Potencia
(Especialidad de Electrónica Curso 06/07)
PRÁCTICA 5
CONVERTIDORES CC/CC
1. Introducción.
Los convertidores CC/CC forman normalmente parte de un sistema de conversión
CA/CC, donde su alimentación es tensión continua no regulada, la cual es obtenida
mediante la rectificación de la red alterna. La misión de este tipo de convertidores es
transformar la entrada de tensión continua no regulada en una tensión regulada de salida y
con un nivel deseado, para los rangos de carga especificados en su diseño.
En la siguiente figura se puede observar el convertidor CC/CC como parte de un
sistema de alimentación conmutado:
Red eléctrica
Monofásica
o Trifásica
RECTIFICADOR
NO
CONTROLADO
CC
CC
CONDENSADOR
DE FILTRADO
Pulsatoria
CONVERTIDOR
CC/CC
No regulada
CC
CARGA
Regulada
vcontrol
Fig. 1 Bloques de un sistema de alimentación conmutado
Estos convertidores son utilizados ampliamente en el campo de las fuentes de
alimentación y actuadores de motores eléctricos. En el caso de fuentes de alimentación se
utilizan con aislamiento galvánico, mientras que en el caso de los actuadores de motores no
existe, en general, tal aislamiento.
En los convertidores CC/CC la tensión media de salida puede ser controlada para ser
igual a una determinada tensión de referencia, independientemente de las variaciones que
se puedan producir tanto en la tensión de alimentación como en la carga.
En particular para una determinada tensión de entrada, la tensión media de salida es
gobernada mediante los tiempos en que el interruptor del convertidor conduce o no
conduce. Estos tiempos se denominan TON y TOFF
El método más utilizado para el control de la tensión de salida es el denominado
Modulación por Anchura de Pulsos (PWM), y consiste en emplear un periodo de
conmutación constante, TS = TON + TOFF de forma que variando el tiempo de conducción
TON , es posible controlar la tensión media de salida. El parámetro ciclo de servicio δ (Duty
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Práctica 6 Electrónica Potencia
Cycle) es definido como la relación entre el periodo de conducción y el de conmutación T,
T
( δ = ON ).
T
En esta práctica vamos a estudiar el comportamiento de tres tipos de convertidores
CC/CC: reductor (buck), elevador (boost), y reductor-elevador (buck-boost).
El análisis de dichos convertidores se realizara mediante la herramienta: POWER
SYSTEM BLOCKSET (SIMULINK).
2. Procedimiento práctico
Para las tres simulaciones, se establecerán los parámetros que aparecen en la siguiente
ventana, dentro de Simulation/ Simulation parameters.
Convertidor reductor
Como su nombre indica este convertidor proporciona una tensión media de salida menor
que la tensión de entrada.
El circuito fue diseñado para proporcionar 5V a la salida con un rizado del 0.4% a partir de
un suministro no regulado, que varía entre 8 y 12V sobre una carga que consume entre 1 y
5 A. Los valores de L y C obtenidos garantizan un modo de funcionamiento con corriente
continuada para una frecuencia de conmutación de 25 KHz y δ >0,42.
Fig. 2 Convertidor reductor (POWER SYSTEM).
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Práctica 6 Electrónica Potencia
Convertidor elevador
Este convertidor proporciona una tensión media de salida mayor que la tensión de entrada.
El convertidor elevador de este apartado, debe entregar 24v a la salida con un rizado de
100mV, a partir de un suministro no regulado de entrada que puede variar entre 9 y 15v.
Los valores de L y C que garantizan 200 mA de rizado en la corriente de entrada y 5 A en
la carga, a una frecuencia de conmutación de 100 KHz, aparecen en el siguiente circuito:
Fig. 3 Convertidor elevador (POWER SYSTEM).
Convertidor reductor-elevador
Este convertidor puede proporcionar una tensión media de salida mayor o menor que la
tensión de entrada.
El convertidor de este apartado, debe entregar |10v| a la salida, sobre una carga que
consume 1 A, a partir de 15v de entrada. Con L=0.05mHr, C=330uF, f=20KHz y δ=0,3.
Fig. 4 Convertidor reductor-elevador (POWER SYSTEM).
Objetivos:
•
•
Medir la tensión de salida, corriente en la inductancia y el rizado para distintos valores
de Vin, δ y RL.
Comparar los resultados de la simulación con los cálculos teóricos.
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