Post on 10-Jul-2022
ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO
INTEGRANTES:
LUIS CAIZA
LEONARDO FLORES
GERMAN ONCE
MATERIA:
CONTROL ELECTRONICO DE POTENCIA
CARRERA:
ING.ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN
NIVEL:
SEPTIMO
PARALELO:
“B”
Tabla de contenido
1. TEMA ........................................................................................................................................... 3
2. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 3
General .................................................................................................................................... 3
3. Resumen ..................................................................................................................................... 3
4. Abstract ....................................................................................................................................... 3
5. Marco Teórico ............................................................................................................................. 4
6. Materiales: .................................................................................................................................. 5
7. Procedimiento ............................................................................................................................ 5
8. Análisis de resultados: .............................................................................................................. 10
9. Conclusiones: ............................................................................................................................ 11
10. Recomendaciones: ................................................................................................................ 11
11. Bibliografía. ........................................................................................................................... 12
1. TEMA
Conversor AC/DC monofásico de media onda no controlado y controlado, para la
entrega de potencia a diferentes tipos de cargas.
2. OBJETIVOS
General
Diseñar un cicloconversor de frecuencia variable utilizando SCR’s como dispositivos de disparo y controlados a través de un Microcontrolador.
Específicos
Obtención de una tensión con frecuencia constante a partir de un alternador de velocidad variable.
Realizar un circuito detector de cruce por cero y que a su vez identifique el ciclo positivo y negativo de la red monofásica.
Implementar la parte de potencia del cicloconvertidor con los rectificadores controlados SCR’s.
Diseñar un programa en lenguaje “C” capaz de identificar los flancos positivos y negativos de una señal para generar pulsos que disparen los SCR’s a frecuencias variables.
Verificar las frecuencias generadas por el cicloconvertidor.
3. Resumen
El presente informe aborda el diseño de un cicloconversor, para los cuales se utilizó SCR’s (Silicon Controled Rectifier) como dispositivo de conmutación. Para el control de disparo de los
SCR se diseñó un programa en lenguaje “C” el cual fue implementado en el mocrocontrolador PIC 16F877A. El funcionamiento del cicloconvertidor implica que la entrada en conducción de
un tiristor debe provocar automáticamente el bloqueo del que ha entrado en conducción
anteriormente, generando frecuencias menores a la proporcionada por la red monofásica.
4. Abstract
The formless present approaches the design of a cicloconvertidor composed by two rectifiers in
antiparallel; for which there was in use SCR (Silicon Controlled Rectifier) as device of
commutation. For the control of shot of the SCR there designed a program in language "C" who
was implemented in the microcontroller PIC 16F877A. The functioning of the cicloconvertidor
implies that the entry in conduction of a tiristor must provoke automatically the blockade of
the one that has entered conduction previously, generating minor frequencies to provided by
the single-phase network.
5. Marco Teórico
Conversor AC/DC
Introducción
En muchas aplicaciones se necesita disponer de potencia eléctrica de frecuencia, fija o
variable, pero distinta característica que la suministrada por el generador que se dispone.
Por tanto deberemos colocar un dispositivo entre la red eléctrica y la carga de forma que
se transforme la energía eléctrica cambiando su frecuencia según sea necesario. El
cicloconvertidor es capaz de proporcionar una corriente alterna mono o polifásica de
amplitud y frecuencia regulables, a partir de un generador de c.a. La principal aplicación
de los cicloconvertidores se da en el control a baja velocidad de grandes motores de c.a.,
donde es preciso variar la amplitud de la tensión proporcionalmente a la frecuencia.
Un rectificador con tiristores, de índice de pulsación igual a p, suministra una tensión rectificada
u'd formada por p fragmentos idénticos de senoide, por cada período T de las tensiones de
alimentación. El valor medio de la tensión es proporcional al coseno del ángulo
de retardo al cebado de los tiristores:
Si se varía de cero a desde cero hasta π-β, siendo β el ángulo de seguridad, la tensión varía
entre Udo y un valor próximo. Pero la corriente que puede suministrar el rectificador es
unidireccional.
Para poder invertir la corriente de salida, se montan en antiparalelo dos rectificadores (Fig. 1). El
primero, llamado rectificador directo o positivo, suministra la corriente i' a la carga cuando esta
solicita una corriente positiva. El segundo, llamado rectificador inverso o negativo, suministra la
corriente i' cuando esta es negativa.
FIGURA 1. Diagrama de potencia del cicloconvertidor
En los montajes con corriente de circulación, se ceban de forma permanente los tiristores de los
dos rectificadores. Resulta de ello una corriente de circulación de la que se limita su valor
mediante inductancias.
En los montajes sin corriente de circulación, solo se ceban los tiristores del rectificador que
suministra la corriente i' solicitada por la carga y se inhibe el control de los otros. Una “lógica de inversión” aplica o suprime el control de uno u otro de los grupos de tiristores según el sentido de la corriente i'. Resulta de ello un pequeño “tiempo muerto” durante el cual no conduce ningún rectificador, en cada paso de i' por cero.
6. Materiales:
SCR´S
Diodos
Puente rectificador
Transformador
Opto acoplador
PIC16f877A
LCD
Resistencia de potencia
Lámpara
Motor DC
Cables de Conexión
Resistencias
Potenciómetros
Fuente AC
Osciloscopio
7. Procedimiento
SIMULACION EN PROTEUS ETAPA DE CONTROL
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVREF4
RA4/T0CKI/C1OUT6
RA5/AN4/SS/C2OUT7
RE0/AN5/RD8
RE1/AN6/WR9
RE2/AN7/CS10
OSC1/CLKIN13
OSC2/CLKOUT14
RC1/T1OSI/CCP216
RC2/CCP117
RC3/SCK/SCL18
RD0/PSP019
RD1/PSP120
RB7/PGD40
RB6/PGC39
RB538
RB437
RB3/PGM36
RB235
RB134
RB0/INT33
RD7/PSP730
RD6/PSP629
RD5/PSP528
RD4/PSP427
RD3/PSP322
RD2/PSP221
RC7/RX/DT26
RC6/TX/CK25
RC5/SDO24
RC4/SDI/SDA23
RA3/AN3/VREF+5
RC0/T1OSO/T1CKI15
MCLR/Vpp/THV1
U1
PIC16F877A
1
(1)
OF
FO
N1 2 3 4 5 6
7
DSW1DIPSWC_6
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9
A10
A11
A12
A13
A14
A15
B0[0..7]
B1[0..7]
B2[0..7]
B3[0..7]
FIGURA 3. Simulación Etapa de control con el PIC 16F877A
FRECUENCIA DE 30 Hz (1/2)
FIGURA 4. Frecuencia De 30 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus
FRECUENCIA DE 20 Hz (1/3)
FIGURA 5. Frecuencia De 20 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus
FRECUENCIA DE 15 Hz (1/4)
FIGURA 6. Frecuencia De 15 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus
FRECUENCIA DE 12 Hz (1/5)
FIGURA 7. Frecuencia De 12 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus
FRECUENCIA DE 10 Hz (1/6)
FIGURA 8. Frecuencia De 15 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus
1. ETAPA DE POTENCIA DEL CICLOCONVERTIDOR
FIGURA 9. Diagrama Circuito detector de cruce por cero e identificador de ciclos
Para acoplar la etapa de control con la etapa de potencia se utilizaron optoacopladores entre la salida
de cada uno de los puertos del microcontrolador (puerto B) y sus SCR’s correspondientes. Para encontrar la resistencia entre Ánodo y compuerta de cada SCR fue necesario hallar la corriente Igt y el
voltaje Vgt de cada uno de los tiristores a través de un circuito de prueba.
Figura 10. Simulación Circuito de Prueba SCR
Con la ecuación (1) se calcula la resistencia Rg, el Vgt y la Igt son los valores máximos proporcionados
en la hoja de datos del fabricante. Para determinar el Vgt real se varia la resistencia Rg y se cierra el
pulsador, si no se enciende el LED1 es necesario variar de nuevo la resistencia Rg, hasta conseguir que
se encienda el LED1; cuando se encienda se debe medir los valores del Vgt e Igt tal y como se muestra en
la figura 1.1.
Los valores prácticos de esta medición dieron como resultados distintos Vgt e Igt para lo cual se eligió
el mayor voltaje y la mayor corriente ya que esto garantiza que todos los SCR’s se enciendan en el instante de tiempo determinado por la etapa de control.
4.09mA
Vgt =0.7 V
El voltaje de la red monofásica al cual se enciende cada uno de los SCR’s es: Vp=28,7 V
Con lo cual:
D1
RA
1kΩ
Rg
435Ω
LED1
Vg4 V
V20 V
U1
DC 1e-009Ohm
5.805m A
+ -
U2DC 10MOhm1
.475
V
+-
J1
Key = A
8. Análisis de resultados:
El objetivo del proyecto se basaba en variar la frecuencia del cicloconvertidor, lo cual se pudo
observar en el osciloscopio tal y como se ve en las siguientes graficas:
Figura 11. Pulsos generados a la salida del optodarlington (AZUL) vs Señal en la carga con frecuencia
de 30 Hz (AMARILLA)
Figura 12. Pulsos generados a la salida del optodarlington(AZUL) vs Señal en la carga con
frecuencia de 15 Hz (AMARILLA)