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ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Ing. ROBERTO TRIVIÑO

INTEGRANTES:

Riki Acosta Marcos Peralvo Carlos Jaramillo

FECHA: 10 de Febrero de 2015

1. TEMA: CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTOR DC POR MEDIO DE UN CONVERTIDOR DC-DC CONTROLADO POR PWM

PREGUNTAS DEL TRABAJO PREPARATORIO

Aplicaciones industriales del convertidor DC DC

Protección contra condiciones ambientales desfavorables (vibraciones, golpes, variaciones en la tensión, estres de temperatura, humedad, atmósfera agresiva, etc)

Uso en el campo de vehículos de manipulación de materiales y camiones industriales (por ejemplo, carretillas elevadoras, sistemas automáticos vehículo guiado, etc.)

Suministro de componentes como lámparas de inundación, escáner, terminal de datos, etc.

Versiones especiales para superar los eventos de caída de voltaje del sistema eléctrico de a bordo en el arranque del motor

Características técnicas de un convertidor DC DC reductor comercial

El robusto transformador DC/DC se caracteriza por su amplio rango de entrada DC de entre 200 y 900 V, que permite la conexión a las más distitntas redes y sistemas de batería DC. En el circuito intermedio de sistemas de accionamiento controlados por frecuencia, este eficiente dispositivo abre las puertas a un concepto económico para cortes de alimentación.

2. DISEÑO DEL CIRCUITO

Primero calculamos el en el circuito oscilador

Donde tenemos que:

tw=K ext∗Rext∗C ext (1+0,7Rext

)

En donde K=0,32

tw=0,32∗20k∗100nF(1+ 0,720k

)

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tw=640 [us ]

tw=1f

f=1,45khz ¿

Entonces teóricamente esta es la frecuencia en la que el circuito oscilara al 100%

Ahora analizaremos lo que sucede en la salida del oscilador y en la carga

- Iout es de 40 mA

Lo que activara el transistor en Darlington

kx IB1=IC 1+ I b2

−40mA∗0,32=−66mA+ I b2

IB2=206mA

Corriente en la carga

ICarga=2 IB2mA

ICarga=412mA

Voltaje en la carga en la salida en alto Vcc=3,4 V

V carga=Vcc−2x 0,7

V carga=3,4−1,4

V carga=2[v ]

Parámetros cuando el ciclo de trabajo es del 90%

f=1,2khz

tw=1f

1f=K ext∗Rext∗C ext(1+

0,7Rext

)

11,2kHz

=k∗20k∗100nF (1+ 0,720k

)

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8,33 x10−4=k∗20 k∗100nF (1+ 0,720k

)

k=0,4164

kx IB1=IC 1+ I b2

−40mA∗0,4164=−66mA+ I b2

IB2=178,2mA

Corriente en la carga

ICarga=2 IB2mA

ICarga=356,4mA

Voltaje en la carga en la salida en alto Vcc=2 V

V carga=Vcc−k∗2∗0,7

V carga=2−0,7∗2∗0,4142

V carga=1,41[v ]

Parámetros cuando el ciclo de trabajo es del 60%

f=1,2khz

1800Hz

=k∗20k∗100nF (1+ 0,720k

)

8,33 x10−4=k∗20 k∗100nF (1+ 0,720k

)

k=0,625

kx IB1=IC 1+ I b2

−30mA∗0,625=−50mA+2 I b2

IB2=145,8mA

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Corriente en la carga

ICarga=2 IB2mA

ICarga=291,6mA

Voltaje en la carga en la salida en alto Vcc=2 V

V carga=Vcc−k∗2∗0,7

V carga=2−0,7∗2∗0,625

V carga=1,12[v ]

Parámetros cuando el ciclo de trabajo es del 30%

f=1,2khz

1400Hz

=k∗20k∗100nF (1+ 0,720k

)

8,33 x10−4=k∗20 k∗100nF (1+ 0,720k

)

k=1,24

kx IB1=IC 1+ I b2

−30mA∗1,24=−50mA+2 I b2

IB2=88,6mA

Corriente en la carga

ICarga=2 IB2mA

ICarga=177,2mA

Voltaje en la carga en la salida en alto Vcc=2 V

V carga=Vcc−k∗0,7

V carga=2−0,7∗1,24

V carga=950[mv ]

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Potencia activa en la carga para diferentes ciclos de trabajo.

Ciclo de trabajo es del 90%

Pcarga=V carga∗I carga

Pcarga=1,41v∗356,4 [mA ]

Pcarga=502,5mW

Ciclo de trabajo es del 60%

Pcarga=1,12v∗291,6 [mA ]

Pcarga=326,5mW

Ciclo de trabajo es del 30%

Pcarga=950mv∗177,2 [mA ]

Pcarga=168mW

3. SIMULACION

Si comparamos con nuestras simulaciones previas,

Para Ciclo de trabajo del 90%

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Para Ciclo de trabajo del 60%

Para Ciclo de trabajo del 30%

La potencia que tenemos en cada caso sería de:

Ciclo de trabajo Potencia [mW]90% 500,2860% 312,23 30% 159,75

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La variación las alejada está en el 12.36%, aunque no es admisible este valor, cabe recalcar que se trabaja con frecuencia muy altas por lo que el osciloscopio tiende a aproximar el promedio de sus valores de entrada.

4. PREGUNTAS

¿Explique el control por PWM?

Modulación por ancho de pulso (PWM) (pulse widthmodulation) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo (D) de una señal periódica (una sinusoidal o cuadrada), ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga.

¿De qué depende la velocidad en la carga?

La modulación por ancho de pulsos es una técnica utilizada para regular la velocidad de giro de los motores eléctricos de inducción o asíncronos. Mantiene el par motor constante y no supone un desaprovechamiento de la energía eléctrica. Se utiliza tanto en corriente continua como en alterna, como su nombre lo indica, al controlar: un momento alto (encendido o alimentado) y un momento bajo (apagado o desconectado), controlado normalmente por relès (baja frecuencia) o MOSFET o tiristores (alta frecuencia).

La modulación por ancho de pulsos también se usa para controlar servomotores, los cuales modifican su posición de acuerdo al ancho del pulso enviado cada un cierto período que depende de cada servo motor.

¿Cómo se puede cambiar el giro del motor?

Para controlar motores DC que usa el sistema puente en H. Es un sistema para controlar el sentido de giro de un motor DC usando cuatro transistores. En la imagen vemos que los transistores se comportan como interruptores y dependiendo que transistores conducen y cuáles no cambia la polarización del motor, y con esto el sentido de giro.

¿Qué tipos de protección necesita el elemento de potencia?

Si se utiliza un lazo de realimentación interno al modulador pwm, se puede conseguir que éste se comporte como un amplificador de tensión o de corriente. Si se utiliza un lazo de realimentación de corriente interno al modulador pwm, el lazo de corriente puede proporcionar además una protección frente a cortocircuitos. Además puede conseguir que la corriente del motor se determine por la señal de referencia de control de corriente y no por la carga del motor.

Para evitar provocar graves daños al colector debido a los altos picos de corriente, se puede hacer trabajar al motor por debajo de sus máximos, para así mantener la

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temperatura del motor por debajo ciertos límites y proteger así el colector y las escobillas. Por tanto, es deseable mejorar el factor de forma tanto como sea posible.

5. BIBLIOGRAFÍA Mandado Perez, E., & Mandado Rodríguez, Y. (2008). Sistemas Electronicos Digitales.

Barcelona: Alfaomega. Muller , H., Jagla, L., &Pauly. (2004). Electrónica de Potencia. España: Reverté. Mundo-Electrónico. (22 de Octubre de 2014). Mundo Electrónica.com. Recuperado el

17 de Enero de 2015, de http://www.mundo-electronico.com/?p=367592

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