ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA DEPARTAMENTO DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL
LABORATORIO DE:
CONVERSORES ESTÁTICOS
INFORME
PREPARATORIO
Realizado por Alumno(s): Andrés D. Ron S.
Jueves 16-18
Grupo:
Práctica #: 03 Tema:
RETARDO EN LA CONMUTACIÓN DE UN CONVERSOR AC-DC MONOFÁSICO SEMICONTROLADO
Fecha de Entrega 08/10/2009
----------------------f : Recibido por
Semestre: Septiembre 2009 - Febrero Febrero 2010
.
LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS PREPARATORIO Nº 03 TEMA: RETARDO EN LA CONMUTACIÓN DE UN CONVERSOR AC-DC MONOFÁSICO SEMICONTROLADO OBJETIVOS: Estudiar el retardo en la conmutación que se produce en los conversores AC-DC y sus efectos tanto en la carga como en la red de alimentación. TRABAJO PREPARATORIO 1. Realizar el análisis teórico completo del conversor AC/DC monofásico semicontrolado. Establecer las relaciones de P, S, fp y fpd y además las relaciones que permitan evaluar los efectos de la operación de los conversores en la red como: ángulo de traslape, voltajes por pedidas, voltajes de salida, etc.
T1
T2
Ls -169/169V Carga 60 Hz
Ls
D1
Análisis sin Considerar Traslape: 1
Vd Vd
Vd
P P P P S
Vf sen wt dwt
2 2
Vf
2
Vf
cos( wt )
1
cos( )
v i 1
Vf I sen wt dwt
2
Vd 2
I DC Vf
I
1
cos( )
I rms V rms
I rms
2
Andrés D. Ron S.
1
I 2 dwt
D2
LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS
I rms
I 2
2
I rms
I
1
S
Vf I
Q
V 1 I 1 sen
1
2
B1
sen wt
I sen wt dwt
cos wt I
cos
cos wt 1
2
Vf I
sen
2
P S Vf I
2
cos
1
fp Vf I
fpd fpd
fpd
1
2
fp
cos
B1
cos
vi
C 1
cos
1
1
cos
2
1
cos
2
Análisis con Traslape: Andrés D. Ron S.
2
sen
A1
V 1
I cos wt dwt
2
I
B1
fp
I
1
B1
2
sen wt
2
A1
Q
I cos wt dwt
I
A1
Q
2
1
A1
v ,i
1
I sen wt dwt 2
LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS
Ls
Carga Ls
V A
2
Vf sen wt
V A
dia
Ls
dia
Vx Ls
2
V A
dt i a
dt
V A
Vx
di a
dia
Ls
2
dt
1
dt
2
Vf sen wt dt
2
Ls
Vf 2
Vx
dt
cos wt
w Ls
k
Condiciones de Frontera: wt Vf
0
w Ls
2
k
Vf w Ls
2
2
cos
cos wt
w Ls
cos
Condiciones de Frontera: wt Vf
I
2
w Ls
cos
cos cos
Andrés D. Ron S.
cos
I w Ls
2
Vf 2
1
i a
cos
cos
0
0
k
cos
Vf
i a
i a
I w Ls Vf
cos
cos
0
1
I
LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS
Reducción del Voltaje Medio: 1
Vdu
2
cos( )
1
2
cos
Vdu
cos
Vd 0
4
Vdu Vd Vd 0 Vdu
Vdu 1
Vd 0
cos
4
cos
1
2
Vdu
Vd 0
cos
2
Vdu
cos
Vf
Vd 0
Vd
cos
2
2
Vd 0
Vf
2
Vdu
Vf sen wt dwt
2
cos
2
2
cos
cos
2
cos
Vd 0
4
2. Calcular los parámetros establecidos en el literal anterior, en base a los valores de: Ventrada= 120 V o Icarga = 0.5 A o Vo = 100 V o L1 = L2 = 0.1 mH o Transformador: 100 kVA, 120 VLL, Zpu=3% o Carga altamente inductiva o
LST
% Z V rms 2
2
10
3
60 Hz
H
L1
LS
0.1 mH
LS
0.1162 mH
cos
2
2 100 KVA 2
16 .2
3
KVA w
LS
Vd
2 10
0.03 120
LST
LST
2
LST
100V
100 54.019
31.66
Andrés D. Ron S.
16 .2
H
2 120V
1
1
cos( )
LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS
Vf
2
P
I
2 120V
P
P
cos( )
1
0.5 A
1
cos( 31.66 )
50W 2
Q
Vf I
sen
2
2 120V 0.5 A
Q
2
Q
14.176 VAR
S
Vf I
S
120V 0.5 A
S
54.5VA
sen
1
1
2
fp
0.55
cos
2
fp
1
cos 0.55
0.55
fp
31.66
1
0.9175
2
cos 0.55
fpd
fpd
1
cos
fpd
1
2
0.962
cos
2
cos
cos 0.55
I w Ls Vf
cos 0.55
2 0.5 A 60 2
0.116 mH
120
0.0281 2
Vdu
Vd
cos
2
2 120V
Vdu
Vdu
Vf
2
cos
cos
31.66
cos(
)
6 .955 mV 2
Vf
Andrés D. Ron S.
1
cos
31.66
0.0281
LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS
Vd
Vd
2 120V
cos( 31.66
1
0.0281 )
99.986 V
3. Realizar la simulación del circuito a implementar en la práctica y presentar las formas de onda de voltaje y corriente obtenidas en la simulación estableciendo el ángulo de traslape. V2 0/15V
V3 0/15V
59.9 Hz
59.9 Hz
V1 -120/120V
L2 0.116mH
60 Hz
L3 0.116mH
SCR1 T106D1
SCR2 T106D1 R1 1k L1 100mH
D2 1N4007
D1 1N4007
Voltaje en la Línea A: scr1_1
125.0 V
100.0 V
75.00 V
50.00 V
25.00 V
0.000 V
-25.00 V 0.000ms
5.000ms
10.00ms
15.00ms
20.00ms
25.00ms
30.00ms
35.00ms
40.00ms
45.00ms
Voltaje en la carga para α=30 A: v2_1
22.50 V
17.50 V
12.50 V
7.500 V
2.500 V
-2.500 V
-7.500 V 0.000ms
A: v3_1
10.00ms
20.00ms
30.00ms
40.00ms
50.00ms
60.00ms
10.00ms
20.00ms
30.00ms
40.00ms
50.00ms
60.00ms
70.00ms
80.00ms
90.00ms
22.50 V
17.50 V
12.50 V
7.500 V
2.500 V
-2.500 V
-7.500 V 0.000ms
70.00ms
Corrientes de Activación de los Tiristores
Andrés D. Ron S.
80.00ms
90.00ms
LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS
4. Diseñar y traer armado el conversor AC/DC monofásico semicontrolado con los valores establecidos en el literal 4.2. El diseño debe incluir el circuito de control. R1 R5 D1
D2 R2
-169/169V P
Dz 60 Hz
Q1 2N2646 C1 D3
D4
R3
Se diseña un oscilador de relajación por medio de un UJT. Se ha seleccionado para este propósito el 2N2646 con las siguientes características: 2N2646
Para Rz=R1, se ha seleccionado el Diodo Zener 1N4744 donde I ZM=61mA: R1 R1
R1
2
Vf Vz Iz
2 120V
15V
61 mA
2536 .16
2.7 K
P R
Iz 2 R1
P R
10.46 W
1
1
61 mA
2
2.7
K
El circuito de Potencia en la parte del puente lo conforma el SCR TIC-106D
Bibliografía: Alberto Martín Pernía. Protección eléctrica de semiconductores. UNIVERSIDAD DE OVIEDO http://search.datasheetcatalog.net/key/BUT92 HART, Daniel W. Electrónica de Potencia. Prentice Hall. España 2001
