Electronica de Potencia - Laboratorio 4 Final 2016b

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CURSO

ELECTRONICA DE POTENCIA POTENCIA I LABORATORIO 

TEMA

CONTROL DE POTENCIA MOOFASICA POR SPWM

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PROFESOR

ING. CORDOVA RUIZ RUSELL

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ALUMNOS

CANGALAYA RIOS PEDRO

1223220446

CERVANTES DIAZ LUIS

1223210011

PIMENTEL MONZÓN ALEXIS

1223210083 1223210083

CONTROL DE POTENCIA MONOFASICA POR SPWM I. OBJETIVO 

Controlar la potencia monofásica mediante un sistema SPWM.



Utilizar correctamente el microcontrolador indicado para poder observar lo

requerido.

II. MARCO TEÓRICO El funcionamiento básico de la modulación por ancho de pulso es simple, una serie de pulsos cuyo ancho es controlado por la variable de control. Es decir, que si la variable de control se mantiene constante o varía muy poco, entonces el ancho de los pulsos se mantendrá constante o variará muy poco respectivamente. Si hacemos que el ancho de pulso no varíe linealmente con la variable de control, de modo que el ancho de los pulsos puede ser diferentes unos de otros, entonces sería posible seleccionar el ancho de los pulsos de forma que ciertas armónicas sean eliminadas. Existen distintos métodos para variar el ancho de los pulsos. El más común y el que incentiva esta ponencia es la modulación senoidal del ancho de pulso (SPWM). En el control PWM senoidal se generan los anchos de pulso al comparar un voltaje de referencia triangular de amplitud Ar y de frecuencia fr con otro voltaje semisenoidal portador de amplitud variable Ac y de frecuencia 2 fs. El voltaje semisenoidal de referencia está en fase con el voltaje de fase de entrada pero tiene 2 veces su frecuencia. La amplitud del voltaje semisenoidal de referencia controla el índice de modulación M que varía entre 0 y 1, es decir, 0 a 100%. El índice de modulación se define como: M = Amplitud de semisenoidal de referencia / Amplitud de triangular de referencia En una modulación SPWM, el factor de desplazamiento es la unidad y el factor de potencia se mejora en gran medida respecto del PWM normal. Las armónicas de menor orden se eliminan o se reducen. Por ejemplo, con 4 pulsos por medio ciclo, la armónica de orden más bajo es la quinta y con seis pulsos por medio ciclo, la armónica de orden más bajo es la séptima. En esta implementación hacemos39 pulsos por medio ciclo lo que nos da una armónica de menor orden de 4KHz aproximadamente.

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La señal senoidal de referencia debe ser pura, es decir que si el propósito es el control de potencia, y estamos hablando de una frecuencia de línea de 50Hz, deberemos generar un senoide puro de50 Hz sin obtenerlo de la misma línea. Esto es debido a que la tensión de línea se puede encontrar con mucha distorsión armónica y generaría errores en la presición del SPWM los cuales serían aumentados por el efecto de aliasing en el ADC.

III. CIRCUITO A IMPLEMENTAR +5v

R2

R3

10k

4.7k  A

D1

U1 13 14 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1

OSC1/CLKIN OSC2/CLKOUT

RB0/INT RB1 RB2 RA0/AN0 RB3/PGM RA1/AN1 RB4 RA2/AN2/VREF-/CVREF RB5 RA3/AN3/VREF+ RB6/PGC RA4/T0CKI/C1OUT RB7/PGD RA5/AN4/SS/C2OUT RC0/T1OSO/T1CKI RE0/AN5/RD RC1/T1OSI/CCP2 RE1/AN6/WR RC2/CCP1 RE2/AN7/CS RC3/SCK/SCL RC4/SDI/SDA MCLR/Vpp/THV RC5/SDO RC6/TX/CK RC7/RX/DT RD0/PSP0 RD1/PSP1 RD2/PSP2 RD3/PSP3 RD4/PSP4 RD5/PSP5 RD6/PSP6 RD7/PSP7

33 34 35 36 37 38 39 40 15 16 17 18 23 24 25 26

B

U2 1N4007

R1 D2

1  A

6 5

Q1 BC548

C D

22k

1N4007

D4

B C

2

4 K 4N25

1N4007

D3

E

1N4007

RV1 1k 50%

19 20 21 22 27 28 29 30

PIC16F877A

Figura N°1  – Circuito a Implementar 2

IV. PROCESO Para la implementación del sistema mostrado, utilizamos el PIC16F877A cuya programación es la siguiente: #fuses hs #use delay(clock=20M) void main() {int x=347; set_tris_b(0x00); while(true) {output_low(pin_b1); ///////////////// output_high(pin_b0); delay_us(x); output_low(pin_b0); delay_us(x); ///////////////// output_high(pin_b0); delay_us(2*x); output_low(pin_b0); delay_us(2*x); //////////////////7 output_high(pin_b0); delay_us(3*x); output_low(pin_b0); delay_us(3*x); ////////////////// output_high(pin_b0); delay_us(5*x); output_low(pin_b0); delay_us(5*x); output_high(pin_b0); delay_us(3*x); output_low(pin_b0); 3

delay_us(3*x); output_high(pin_b0); delay_us(2*x); output_low(pin_b0); delay_us(2*x); output_high(pin_b0); delay_us(x); output_low(pin_b0); delay_us(x);

output_low(pin_b0); ///////////////// output_high(pin_b1); delay_us(x); output_low(pin_b1); delay_us(x); ///////////////// output_high(pin_b1); delay_us(2*x); output_low(pin_b1); delay_us(2*x); //////////////////7 output_high(pin_b1); delay_us(3*x); output_low(pin_b1); delay_us(3*x); ////////////////// output_high(pin_b1); delay_us(5*x); output_low(pin_b1); delay_us(5*x); output_high(pin_b1); delay_us(3*x); 4

output_low(pin_b1); delay_us(3*x); output_high(pin_b1); delay_us(2*x); output_low(pin_b1); delay_us(2*x); output_high(pin_b1); delay_us(x); output_low(pin_b1); delay_us(x); output_low(pin_b1); } } La variación de la pulsación por SPWM viene dada por un potenciómetro. Ya sea en modo virtual o real (osciloscopio) el resultado presente es el mismo, pero para poder observarlo detalladamente, observamos a manera virtual lo siguiente:

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V. CIRCUITO IMPRESO

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VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: 

La etapa de potencia se basa en una configuración de intrruptor de corriente alterno monofásico con puente rectificador.

  El

circuito de detección de cruce por cero está compuesto por un puente

rectificador, el cual entrega la onda rectificada

al diodo

emisor

del

optocoplador  Los

pulsos de alta frecuencia del secundario son filtrados, teniendo de esta

forma la señal SPWM   La

alimentación del microcontrolador, como de las etapas adyacentes se realiza por una fuente de alimentación externa de 12 y 5V.

VII. BIBLIOGRAFIA 

Savant, J.C. Diseño Electrónico. Adisson Wesley 2ª. Edición México 1992.



DEGEM Systems. “Curso EB-112: Electrónica Industrial. Inter Training

Systems-1998. 7



Boylestad, Robert. “Electrónica: Teoría de Circuitos. Prentice –Hall. 2ª.

Edición México 1997.

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