Práctica N_8
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA
Área de la Energía, las Industrias y los Recursos
Naturales no Renovables.
Carrera de Ingeniería en Electrónica y
Telecomunicaciones.
Prácticas de Electrónica de Potencia
1.- DATOS GENERALES
Grupo No: ----------
Integrantes: Ángel Paul Garrochamba.
Milton Andrés León.
Jenny Judith Luzuriaga.
Práctica No.
Fecha: 23 de enero de 2014
Docente: Ing. Diego V. Orellana.
2.- DATOS DE LA PRÁCTICA
Nombre: CONVERTIDORES CC-CC.
El CONVERTIDOR CUK
Objetivos: Analizar las formas de onda de tensión de salida del
convertidor Cuk.
Montar el circuito de un convertidor Cuk mediante
el uso de una señal PWM y observar la señal de
salida por medio de un osciloscopio.
3.- MARCO TEORICO:
INTRODUCCION
Los convertidores CC-CC son circuitos electrónicos de potencia que convierten una tensión continua
en otro nivel de tensión continua y normalmente proporcionan una salida regulada.
VENTAJAS:
Simplifican la alimentación de un sistema, porque permiten generar las tensiones donde se
necesitan, reduciendo la cantidad de líneas de potencia necesarias. Además permiten un
mejor manejo de la potencia, control de tensiones, disminución de armónicas y un aumento
en la seguridad. Tienen gran eficiencia.
DESVENTAJAS:
Generan ruido, No sólo en la alimentación regulada, sino que a través de su línea de entrada
se puede propagar al resto del sistema. También se puede propagar por radiación.
Frecuencias más altas simplifican el filtrado de este ruido.
CONVERTIDOR CUK
En la fig.1 se muestra la topología
conmutada de Cuk. La magnitud de la
tensión de salida puede ser mayor o menor
que la entrada, y se produce una inversión
de la polaridad a la salida.
La bobina de la entrada actúa como un
filtro para la fuente continua e impide la
existencia de un gran contenido de
armónicos, donde la transferencia de
energía estaba asociada a la bobina, la
transferencia de energía para el convertidor Cuk dependerá del condensador C1.
El circuito convertidor CC-CC conocido como “Convertidor de Cuk” fue desarrollado por el
profesor Slobodan Cuk del California Institute of Technology. La principal diferencia entre
este convertidor y los circuitos clásicos radica en la utilización de un condensador en lugar de
una inductancia para el almacenamiento de energía durante una parte del ciclo y su posterior
entrega a la carga durante el resto del mismo.
El uso de un capacitor permite obtener una mejor relación entre la energía almacenada y el
tamaño o peso que los circuitos convertidores básicos tradicionales (elevador/reductor o
flyback, reductor o forward y elevador o boost). Sin embargo pone muchas mayores
exigencias sobre este condensador, lo que redunda en un elemento de mayor costo debido al
nivel de exigencias de fabricación.
La configuración básica del convertidor cuk se deriva de la operación en serie de las
configuraciones básicas tipo boost y buck.
INTERRUPTORES ELECTRÓNICOS.
Los interruptores se modelan como
cortocircuitos cuando están activados y
como circuitos abiertos cuando no lo están.
Se supone que las transiciones entre estos
son instantáneas.
Normalmente el comportamiento de los
circuitos electrónicos de potencia no se ve
afectado de forma particular por el
dispositivo real que se utilice para la conmutación, especialmente se las caídas de tensión en
bornas del interruptor en estado de conducción son pequeñas comparadas con otras
tensiones del circuito.
Los interruptores que se usan frecuentemente en los circuitos electrónicos son:
Fig.1 Convertidor Cuk
Fig.2 diodos, tansitores tiristores
El diodo.
El transistor.
Los tiristores
4. GRAFICAS Y SIMULACIONES El circuito opera en régimen permanente. Se utilizó los siguientes valores para obtener el voltaje de salía del convertidor , ,
(
)
(
)
(
)
El esquema del circuito se muestra en la siguiente figura:
Fig. 3. Simulación del convertidor diseñado
Se trabajó con una frecuencia de 4,5kHz
Fig. 4: Circuito con ciclo de trabajo de 0.9
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
V15V
L1
40uH
Q1IRF530
C1
2.2uF
D1DIODE
C20.1uF
R31k
pwm
L2
40uH
Fig. 5. Circuito con ciclo de trabajo de 0.5
Fig.6. Circuito con ciclo de trabajo de 0
Resultados obtenidos experimentalmente:
Fig. 7. Tensión de salida del convertidor Cuk diseñado
Fig. 8. Circuito montado en la placa de pruebas
5. Materiales
Componente Cantidad
Microcontrolador PIC 16F877A 1
Pulsadores 3
Resistores de 10 Kohms 3
Resistor de 1Kohm 1
Transistor TIP41 1
Inductancia de 40uH 2
Condensador de 22uF 1
Condensador de 0.1 uF 1
Diodo 1
6. Conclusiones
El convertidor Cuk basa su funcionamiento en la transmisión de energía de una
inductancia L1 a otra inductancia L2 en la salida del circuito a través de un
condensador de gran capacitancia.
Este convertidor es capaz de proporcionar una tensión de salida mayor o menor que la
tensión de entrada, en función del ciclo de trabajo bajo el cual opere.
Para que el análisis del circuito sea correcto, se debe suponer que el mismo opera bajo
régimen permanente.
7. Recomendaciones
Las inductancias y condensadores deben ser lo suficientemente grandes como para
suponer corrientes y tensiones permanentes en el circuito.
Mientras mayor sea la frecuencia de trabajo del conmutador, menor será el rizado de
la tensión de salida.
BIBLIOGRAFÍA.
W HART Daniel. ELECTRONICA DE POTENCIA.
http://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_DC_a_DC#Ventajas_de_utilizar_convertido
res_DC-DC