ConvEstat Prep 3

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA DEPARTAMENTO DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL

Realizado por Alumno(s): Andrés D. Ron S. Grupo: Semestre:

Septiembre 2009 - Febrero 2010

LABORATORIO DE:

CONVERSORES ESTÁTICOS

INFORME PREPARATORIO

Jueves 16-18

Práctica #: 03 Tema: RETARDO EN LA CONMUTACIÓN DE UN CONVERSOR AC-DC MONOFÁSICO SEMICONTROLADO .

Fecha de Entrega 08/10/2009 ----------------------- f : Recibido por

Fecha de Entrega 17/09/2009 -----------------------

f : Recibido por

LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS

Andrés D. Ron S.

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA


PREPARATORIO Nº 03 TEMA: RETARDO EN LA CONMUTACIÓN DE UN CONVERSOR AC-DC MONOFÁSICO SEMICONTROLADO

OBJETIVOS:

Estudiar el retardo en la conmutación que se produce en los conversores AC-DC y sus efectos tanto en la carga como en la red de alimentación.

TRABAJO PREPARATORIO 1. Realizar el análisis teórico completo del conversor AC/DC monofásico semicontrolado.

Establecer las relaciones de P, S, fp y fpd y además las relaciones que permitan evaluar los efectos de la operación de los conversores en la red como: ángulo de traslape, voltajes por pedidas, voltajes de salida, etc.

Análisis sin Considerar Traslape:

dwtwtsenVfVd 21

)cos(wtVf

Vd2

)cos(12 Vf

Vd

ivP

dwtwtsenIVfP 21

DCIVdP

)cos(12

IVf

P

rmsrms VIS

dwtII rms

22 1

60 Hz

-169/169V

Carga

T2T1

D2D1

Ls

Ls


Andrés D. Ron S.

22 I

I rms

1II rms

1IVfS

ivsenIVQ ,11

dwtwtIdwtwtIA

2

1

1coscos

2

1 wtsenwtsenI

A

senI

A2

1

dwtwtsenIdwtwtsenIB

2

1

1

2

1 wtwtI

B coscos

12

1 cosI

B

2

11

AVQ

senIVf

Q2

2

S

Pfp

1

12

IVf

IVf

fp

cos

12

cosfp

1

1

C

Bfpd vicos

cos

cos

12

1fpd

2

1cosfpd

Análisis con Traslape:


Andrés D. Ron S.

wtsenVfVA 2

Vxdt

diLsV a

A

dt

diLsVx a

2

AVVx

dt

diLsV a

A 2

dtwtsenVfLs

dtdt

dia 22

1

kwtLsw

Vfia cos

2

Condiciones de Frontera: wt 0ai

kLsw

Vfcos

20

cosLsw

Vfk

2

coscos wtLsw

Vfia

2

Condiciones de Frontera: wt Iia

coscosLsw

VfI

2

Vf

LswI2coscos

Vf

LswI210cos

10coscoscos

Carga

Ls

Ls


Andrés D. Ron S.

Reducción del Voltaje Medio:

dwtwtsenVfVdu 21

coscos2

2 VfVdu

Vf

Vd22

0

)cos(12

0VdVd

40

coscos

Vd

Vdu

VduVdVdu

coscoscos4

12

00 VdVdVdu

221

2

0 coscosVdVdu

4

2

0

coscos

Vd

Vdu

2. Calcular los parámetros establecidos en el literal anterior, en base a los valores de:

o Ventrada= 120 V o Icarga = 0.5 A o Vo = 100 V o L1 = L2 = 0.1 mH o Transformador: 100 kVA, 120 VLL, Zpu=3% o Carga altamente inductiva

wKVA

VZL rms

ST2

102 32%

HzKVALST

6021002

102120030 32.

HLST 216.

STS LLL 1

HmHLS 21610 ..

mHLS 11620.

)cos(11202

100V

VVd

101954

100

.cos

6631.


Andrés D. Ron S.

)cos(12

IVf

P

).cos(. 66311501202

AV

P

WP 50

senIVf

Q2

2

66312

501202.

.sen

AVQ

VARQ 17614.

1IVfS

550150120

.. AVS

VAS 554.

12

cosfp

1550550

2.cos

.fp

91750.fp

2

1cosfpd

2

1550.cosfpd

9620.fpd

Vf

LswI2coscos

120

1160260502550550

mHA ...cos.cos

02810.

coscos2

2 VfVdu

02810663166312

1202..cos.cos

VVdu

mVVdu 9556.

)cos(12 Vf

Vd


Andrés D. Ron S.

)..cos( 02810663111202 V

Vd

VVd 98699.

3. Realizar la simulación del circuito a implementar en la práctica y presentar las formas de onda

de voltaje y corriente obtenidas en la simulación estableciendo el ángulo de traslape.

Voltaje en la Línea

Voltaje en la carga para α=30

Corrientes de Activación de los Tiristores

L30.116mH

L20.116mH

59.9 Hz

V30/15V

59.9 Hz

V20/15V

L1100mH

SCR2

T106D1

SCR1T106D1

D21N4007

D11N4007

60 Hz

V1-120/120V

R11k

0.000ms 5.000ms 10.00ms 15.00ms 20.00ms 25.00ms 30.00ms 35.00ms 40.00ms 45.00ms

125.0 V

100.0 V

75.00 V

50.00 V

25.00 V

0.000 V

-25.00 V

A: scr1_1


22.50 V

17.50 V

12.50 V

7.500 V

2.500 V

-2.500 V

-7.500 V

A: v2_1


22.50 V

17.50 V

12.50 V

7.500 V

2.500 V

-2.500 V

-7.500 V

A: v3_1


Andrés D. Ron S.

4. Diseñar y traer armado el conversor AC/DC monofásico semicontrolado con los valores establecidos en el literal 4.2. El diseño debe incluir el circuito de control.

Se diseña un oscilador de relajación por medio de un UJT. Se ha seleccionado para este propósito el 2N2646 con las siguientes características: 2N2646

o IE(P)= 1uA o IE(V)= 6mA

o 0.56 < < 0.75 o VEB1(SAT)= 3.5V

VzVVp D

VVVp 156060 ..

VVp 69.

Angulo de Disparo: 20 < α < 160 360 16.67ms

20 x = 0.9259ms P = 0

360 16.67ms

160 x = 7.4074ms P = Pmax

Asumo: FC 10.

Para α = 20

VpVz

VvVzCRt lnmin 5

36126056915

53151092590 55 .

.

.ln.. R

VV

VVFRms

KR 105

Para α = 160

VpVz

VvVzCRPt lnmax 5

21879886915

5315101040747 .

.

.ln.. P

VV

VVFKPms

P

R1

R2

R3

R5

Q12N2646

C1

D1 D2

D3 D4

Dz

60 Hz

-169/169V


Andrés D. Ron S.

KP 100

Por criterios de diseño 32 10 RR se escoge:

KR 12 y 1003R

Para Rz=R1, se ha seleccionado el Diodo Zener 1N4744 donde IZM=61mA:

Iz

VzVfR

21

16253661

1512021 .

mA

VVR

KR 721 .

KmARIzPR 72612

1

2

1.

WPR 46101

.

El circuito de Potencia en la parte del puente lo conforma el SCR TIC-106D

Bibliografía:

Alberto Martín Pernía. Protección eléctrica de semiconductores. UNIVERSIDAD DE OVIEDO

http://search.datasheetcatalog.net/key/BUT92

HART, Daniel W. Electrónica de Potencia. Prentice Hall. España 2001

http://search.datasheetcatalog.net/key/BUT92

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