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JOVANNY BEDOYA GUAPACHA
CONVERTIDORES AC - CC
En muchas aplicaciones industriales, la cargaeléctrica alimentada requiere una tensión continua.La conversión CA/CC es realizada por convertidoresestáticos de energía, comúnmente denominadosrectificadores. Por tanto, un rectificador es unsistema electrónico de potencia cuya función esconvertir una tensión alterna en una tensióncontinua.
En muchas aplicaciones industriales, la cargaeléctrica alimentada requiere una tensión continua.La conversión CA/CC es realizada por convertidoresestáticos de energía, comúnmente denominadosrectificadores. Por tanto, un rectificador es unsistema electrónico de potencia cuya función esconvertir una tensión alterna en una tensióncontinua.
El uso de circuitos de electrónica de potenciaabarca un mercado muy amplio, que va desde elcontrol a conmutación y la conversión de energía.Dado al amplio campo en el que se desenvuelveesta rama de la ingeniería eléctrica se espera que losestudiantes tengan un mínimo de conocimiento enlo que concierne tanto a la teoría como a la puestaen práctica de circuitos de este tipo.
Es por tanto que se desea realizar una metodologíade aprendizaje practico con el propósito de guiar alestudiante a través de las etapas básicas deaplicaciones de SCR’s.
CONVERTIDORES AC - CC
El uso de circuitos de electrónica de potenciaabarca un mercado muy amplio, que va desde elcontrol a conmutación y la conversión de energía.Dado al amplio campo en el que se desenvuelveesta rama de la ingeniería eléctrica se espera que losestudiantes tengan un mínimo de conocimiento enlo que concierne tanto a la teoría como a la puestaen práctica de circuitos de este tipo.
Es por tanto que se desea realizar una metodologíade aprendizaje practico con el propósito de guiar alestudiante a través de las etapas básicas deaplicaciones de SCR’s.
La planta física de los laboratorios en ocasiones notienen la capacidad de albergar grupos grandes deestudiantes o no cuenta con los elementos suficientespara implementar circuitos para su análisis, esindispensable crear mecanismos que permitan alestudiante realizar prácticas de circuitos como larectificación controlada desde lugares remotos pormedio del esquema cliente servidor a través desoftware libre como el lenguaje Java y Python.
CONVERTIDORES AC - CC
La planta física de los laboratorios en ocasiones notienen la capacidad de albergar grupos grandes deestudiantes o no cuenta con los elementos suficientespara implementar circuitos para su análisis, esindispensable crear mecanismos que permitan alestudiante realizar prácticas de circuitos como larectificación controlada desde lugares remotos pormedio del esquema cliente servidor a través desoftware libre como el lenguaje Java y Python.
Además este modelo permite generar estrategias decontrol clásicas en lazo cerrado con previo conocimientode la carga instalada, también se puede conocer yvisualizar datos reales para determinar lo que ocurre enun circuito según su topología.
CONVERTIDORES AC -CC
CONVERTIDORES AC - CCComo 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 -CCImplementación de los módulos:
Los módulos para el manejo de potencia sedesarrollaron con dispositivos electrónicos dedisparo como son los SCR’s C106 que soportancorrientes medias y tensiones medias , Diodosrectificadores 1N4007 que soportan tensionesmedias y corrientes bajas, estos dispositivos son defácil acceso en el mercado.
Implementación de los módulos:
Los módulos para el manejo de potencia sedesarrollaron con dispositivos electrónicos dedisparo como son los SCR’s C106 que soportancorrientes medias y tensiones medias , Diodosrectificadores 1N4007 que soportan tensionesmedias y corrientes bajas, estos dispositivos son defácil acceso en el mercado.
SCR Diodo
CONVERTIDORES AC -CC
Los módulos contienen la misma tarjeta de control pues la característicade ingreso de datos análogos y digitales es la misma.
Los módulos cuentan cada uno con dos microcontroladores de lafamilia MOTORALA FREESCALE que tiene como principalherramienta de trabajo sus ciclos de maquina que son de 125 ns, esta fuela principal causa de selección de de estos dispositivos, a continuación sepresenta el diagrama de bloques de la configuración interna delmicrocontrolador.
Los módulos contienen la misma tarjeta de control pues la característicade ingreso de datos análogos y digitales es la misma.
Los módulos cuentan cada uno con dos microcontroladores de lafamilia MOTORALA FREESCALE que tiene como principalherramienta de trabajo sus ciclos de maquina que son de 125 ns, esta fuela principal causa de selección de de estos dispositivos, a continuación sepresenta el diagrama de bloques de la configuración interna delmicrocontrolador.
CONVERTIDORES AC -CCEl segundo factor de selección de los microcontroladoreses su resolución de conversión que es de 10 bits, lo que nospermite 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 lainteracción de un divisor de tensión y un amplificador deinstrumentación 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 deefecto hall ACS714
La captura de la señal de corriente :
La muestra de la señal de corriente se obtuvo por medio de un sensor deefecto hall ACS714
CONVERTIDORES AC -CC
La sincronización del sistema con la red eléctrica selogra por la detección de cruce por cero de la señalde alimentación.
Comunicaciones:
El sistema de comunicación consta de dos protocolos
• SCI – Serial a 256000 bps
• Cliente – Servidor
CONVERTIDORES AC -CCLa comunicación SCI: es el protocolo mas conocido de paracompartir datos entre dispositivos microcontrolados,microcontrolados y computadoras, microcontroladores ysensores ..etc,
la razón primordial de la velocidad de comunicación serial eneste diseño es que en una señal que oscila a 120 Hertz que tieneun periodo de 8.3333 ms por lo tanto un grado corresponde a46.29 us, tiempo en el cual se debe muestrear la señales detensión y corriente , convertir el protocolo RS23 a protocolo USBy enviar los datos , esta tarea tarda alrededor de 36 us
La comunicación SCI: es el protocolo mas conocido de paracompartir datos entre dispositivos microcontrolados,microcontrolados y computadoras, microcontroladores ysensores ..etc,
la razón primordial de la velocidad de comunicación serial eneste diseño es que en una señal que oscila a 120 Hertz que tieneun periodo de 8.3333 ms por lo tanto un grado corresponde a46.29 us, tiempo en el cual se debe muestrear la señales detensión y corriente , convertir el protocolo RS23 a protocolo USBy enviar los datos , esta tarea tarda alrededor de 36 us
CONVERTIDORES AC -CCProtocolo Cliente – Servidor: Este tipo de comunicación nospermite la interacción entre ordenadores ubicados en diferentesredes de la red mundial.El ordenador al cual esta unido el modulo CA –CC se configurocomo host (Servidor) por medio de una Dirección IP fija la cual fuesuministrada por el centro de recursos de la universidad , paratener acceso al servidor desde un cliente se debe conocer lacontraseña y login dado por el administrador del servidor, ademásde los programas de ejecución gratuitos como lo son NetBeans yPython, lo que hace al sistema implementado robusto por secódigo abierto.
Protocolo Cliente – Servidor: Este tipo de comunicación nospermite la interacción entre ordenadores ubicados en diferentesredes de la red mundial.El ordenador al cual esta unido el modulo CA –CC se configurocomo host (Servidor) por medio de una Dirección IP fija la cual fuesuministrada por el centro de recursos de la universidad , paratener acceso al servidor desde un cliente se debe conocer lacontraseña y login dado por el administrador del servidor, ademásde los programas de ejecución gratuitos como lo son NetBeans yPython, lo que hace al sistema implementado robusto por secódigo abierto.
CONVERTIDORES AC -CCCONTROL
El sistema permite que tanto el cliente como el servidor implementenestrategias de control en lazo cerrado simple o doble lazo , en elmodulo CA - CC monofásico, por que se dispone de las señales detensión y corriente casi en tiempo real, para obtener la tensiónpromedio que se entrega a la carga la cual debe ser conocida.
CONVERTIDORES AC -CC
CONVERTIDORES AC -CCCIRCUITOS BASICOS CON SCR’S TOPOLOGIAS:
A continuación se presentan algunos circuitos que se puedenimplementar en este módulo:
• Circuito A.
Resultado con α = 90°
CIRCUITOS BASICOS CON SCR’S TOPOLOGIAS:
A continuación se presentan algunos circuitos que se puedenimplementar en este módulo:
• Circuito A.
Resultado con α = 90°
CONVERTIDORES AC -CC
• Circuito B.
Resultado con α = 90°
• Circuito B.
Resultado con α = 90°
CONVERTIDORES AC -CCCONTROL CA – CC MONOFASICO TOPOLOGIAS:
A continuación se presentan algunos circuitos que se puedenimplementar en este módulo:
• Circuito C. Rectificador no controlado
Resultado con α = 90°
CONTROL CA – CC MONOFASICO TOPOLOGIAS:
A continuación se presentan algunos circuitos que se puedenimplementar en este módulo:
• Circuito C. Rectificador no controlado
Resultado con α = 90°
CONVERTIDORES AC -CC
• Circuito D. rectificador no Controlado• Circuito D. rectificador no Controlado
CONVERTIDORES AC -CCResultado. 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 diseñoque efectivamente cumple con el requisito para el estudio de losparámetros necesarios en un rectificador controlado ysemicontrolado de onda completa por medio de un control PI desdeuna 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.
Conclusiones
Durante el desarrollo del circuito se logró la realización de un diseñoque efectivamente cumple con el requisito para el estudio de losparámetros necesarios en un rectificador controlado ysemicontrolado de onda completa por medio de un control PI desdeuna 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 ????PREGUNTAS ????
MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS