DISENO Y CONSTRUCCI~ ON DE UN CONVERTIDOR DC/DC TIPO …

DISENO Y CONSTRUCCION DE UN CONVERTIDOR DC/DCTIPO BOOST CON PWM AJUSTABLE ORIENTADO A LA

ENSENANZA

Jhon Jairo Ordonez UrbanoLuis Fernando Mosquera Machado

Trabajo de grado presentado como requisitoparcial para optar al tıtulo de

Ingeniero Electricista

DirectorM.Sc. Jesser James Marulanda Durango

Pereira, Febrero de 2016UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA

Programa de Ingenierıa Electrica.Grupo de investigacion en Electronica de Potencia

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Nota de Aceptacion

M.Sc. Jesser James Marulanda Durango. Director

Pereira, Febrero de 2016

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DISENO Y CONSTRUCCION DE UN CONVERTIDOR DC/DC TIPO BOOST CON PWMAJUSTABLE ORIENTADO A LA ENSENANZAJhon Jairo Ordonez UrbanoLuis Fernando Mosquera Machado

Pereira, Febrero de 2016

Programa de Ingenierıa Electrica.

Universidad Tecnologica de Pereira

La Julita. Pereira(Colombia)

TEL: (+57)(6)3137122

www.utp.edu.co

Version web disponible en: http://recursosbiblioteca.utp.edu.co/tesisd/index.html

Agradecimientos

Le agradecemos a DIOS por habernos permitido llegar hasta este punto, y habernos da-do salud para lograr nuestros objetivos. Ademas de su infinito amor y bondad. Gracias anuestro director: Jesser James Marulanda Durango, por todo el apoyo, por guiarnos a rea-lizar este proyecto. Gracias al ingeniero Alfonso Alzate Gomez por sus aportes y comentarios.

Tambien les agradecemos a todos los profesores y amigos que aportaron con ideas, conse-jos, experiencia y apoyo en la realizacion de este proyecto.

Y por encima de todo, y con todo nuestro amor, gracias a los nuestros por estar incon-dicionalmente con nosotros durante estos anos. Siempre. Gracias familia. Y gracias a los quevienen y a los que ya no estan. Gracias por todo. Los queremos con todo el corazon.

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Resumen

Para diseno del prototipo experimental del convertidor Boost con PWM ajustable, seprocedio en primer lugar a realizar un estudio de los modulos de convertidores orientados ala ensenanza, en segundo lugar se realizo la programacion y construccion del PWM ajustable,cuya finalidad es realizar cambios tanto de frecuencia como ciclo de trabajo en tiempo realen el circuito. Posteriormente se hace el calculo teorico de los componentes para el circuito depotencia para luego ser simularlos y montados en baquela y ası verificar su funcionamientopractico, una vez obtenidos y verificados estos datos se procede a acoplar los mismos. Porultimo se construye la estructura (carcasa) del convertidor Boost donde se integran todos loselementos del prototipo.

v

Tabla de Contenido

1. Introduccion 11.1. Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2. Justificacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3.1. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3.2. Especificos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.4. Trabajos anteriores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.5. Alcance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.6. Contribuciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.7. Estructura del trabajo de grado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2. Metodologıa 62.1. Fases del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.1.1. Fase 1: Estudio del convertidor elevador . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1.2. Fase 2: Programacion del microcontrolador . . . . . . . . . . . . . . . 72.1.3. Fase 4: Diseno del convertidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1.4. Fase 5: Montaje del convertidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1.5. Fase 6: Pruebas y validacion de resultados . . . . . . . . . . . . . . . 7

3. Desarrollo 83.1. Marco teorico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.1.1. Convertidor Boost (step-up converter) modo de operacion continuo . 93.1.2. Ecuaciones del convertidor en modo continuo . . . . . . . . . . . . . . 113.1.3. Formas de onda del convertidor Boost . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.1.4. Modulacion por ancho de pulsos (PWM) . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.2. Etapa de diseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2.1. Especificaciones de diseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2.2. Consideraciones de diseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2.3. Caracterısticas del modulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.2.4. Desarrollo del PWM ajustable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.2.5. Caracterısticas del microcontrolador PIC 16F877A . . . . . . . . . . 18

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TABLA DE CONTENIDO vii

3.2.6. Modo del PWM del PIC 16F877A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183.2.7. Salida del PWM PIC 16F877A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2.8. Periodo del PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2.9. Frecuencia del PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2.10. Ciclo de trabajo PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2.11. Programacion del PIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.2.12. Prototipo de PWM ajustable para pruebas. . . . . . . . . . . . . . . 223.2.13. Fuente de entrada DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3. Elementos de potencia del convertidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.4. Diseno de la carcasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.5. Costos del prototipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4. Pruebas y validacion del prototipo 264.1. Introduccion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.2. Pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4.2.1. Modo de conduccion continuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.2.2. Modo de conduccion discontinuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

5. Conclusiones y recomendaciones 33

A. Circuito imporeso PCB 36

B. Circuito simulado en Proteus 8 Profesional 37

C. Generacion PWM en PIC C Compiler 39

D. Datasheet FLUKE 112 42

E. Datasheet Mosfet IRFZ44N 44

F. Codigo PWM ajustable 45

Indice de figuras

3.1. Diagrama de bloques del convertidor. [autores] . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.2. Topologıa Boost (elevador) [8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.3. Circuito equivalente con el interruptor (Switch) cerrado [8]. . . . . . . . . . . 103.4. Circuito equivalente con el interruptor (Switch) abierto [8]. . . . . . . . . . . 113.5. Tiempos de Encendido y Apagado en un Periodo T [8]. . . . . . . . . . . . . 113.6. Formas de onda del convertidor Boost (Tension y Corriente en el inductor) [8]. 123.7. Formas de onda de Tension y Corriente en el Capacitor [8]. . . . . . . . . . . 133.8. Formas de onda en modo de conduccion discontinuo del convertidor Boost

[autores]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.9. Ciclos de trabajo. [autores] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.10. Modulacion por ancho de pulso o PWM. [autores] . . . . . . . . . . . . . . . 153.11. Distribucion de pines del PIC 16f877A [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173.12. Salida PWM [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.13. Tarjeta electronica PIC K150 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.14. Software K150 v150807 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.15. Programacion del microcontrolador Pic 16F877A. . . . . . . . . . . . . . . . 213.16. Prototipo de prueba de PWM ajustable [autores]. . . . . . . . . . . . . . . . 223.17. Adaptador AC/DC [autores]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.18. Diseno del adhesivo del modulo [autores]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.19. Distribucion de pines para medicion del modulo [autores]. . . . . . . . . . . . 243.20. Modulo experimental ensamblado [autores]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

4.1. Corriente en el inductor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294.2. Corriente en el inductor de 500 [uH] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294.3. Corriente en el inductor de 50 [uH] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.4. Carga inductiva auxiliar [autores]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.5. Carga resistiva auxiliar [autores]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.6. Corriente en el inductor (modo discontinuo). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.7. Modo de conduccion discontinuo (Cargas auxiliares). . . . . . . . . . . . . . 32

viii

Indice de cuadros

3.1. Especificaciones de diseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2. Elementos de potencia del convertidor Boost. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.3. Costos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

4.1. Especificaciones de diseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

ix

x INDICE DE CUADROS

Capıtulo 1

Introduccion

La electronica de potencia actualmente influye en muchas aplicaciones, ya que se encargade la conversion de energıa usando dispositivos electronicos y tecnicas de control que permi-ten un manejo eficiente de la energıa. De manera sencilla un sistema de potencia, de acuerdoa su entrada o salida de voltaje se puede reconocer varias topologıas: DC-DC(convertidores),CD-CA (inversores), CA-CD (rectificadores), y CA-CA. Los convertidores DC-DC se encar-gan de convertir un voltaje de suministro constante, a los niveles de voltaje o corriente querequiera la carga.A nivel global hay empresas que ofrecen dentro de su portafolio comercial convertidores de di-versas especificaciones para numerosos sectores desde el sector aeronautico hasta el educativo.Estos, en general poseen numerosas configuraciones a mencionar: convertidor elevador (Boost),convertidor reductor (Buck), y convertidor reductor-elevador (Buck-Boost), en los referidoscircuitos un factor muy importante es el de la frecuencia de conmutacion ya que de estadepende la eficiencia de estos convertidores.Hoy en dıa los avances en la electronica de potencia permiten desarrollar tecnicas de controlmoderno, con numero reducido de componentes para ası dar mayor confiabilidad y eficienciade la energıa en los convertidores.En el laboratorio de ingenierıa electrica hay una serie de dispositivos y herramientas quelogran hacer que practica y teorıa vayan de la mano para ası lograr un mayor entendimiento.Con el fin de afianzar y contribuir en el aprendizaje y dar solucion a algunas falencias se pro-pone disenar y construir un modulo didactico para la asignatura de electronica de potenciaque contenga un convertidor DC-DC elevador (Boost) con PWM ajustable, este modulo ayu-dara a establecer las bases de los convertidores DC-DC, guiandolos en el analisis del circuitoy demas componentes.

1.1. Planteamiento del problema

La electronica de potencia es un area de rapido desarrollo en la ingenierıa y esta tomandocada dıa mayor importancia; entorno a este desarrollo la ensenanza no puede estar ajena a la

1

2 CAPITULO 1. INTRODUCCION

dinamica del conocimiento. Sus caracterısticas y contenidos deben estar enfocados en afianzarel conocimiento de forma equilibrada en las personas. Esta debe contar con laboratorios quetengan gran abastecimiento de componentes electronicos y dispositivos que complemente elconocimiento.En ingenierıa electrica en distintas areas existen diferentes modulos que permiten un estudiomas profundo de ciertos postulados teoricos que son tratados en las clases, pero infortuna-damente no todas las asignaturas cuentan con estas ayudas, en otras palabras, los recursosdisponibles no son suficientes y la falta de elementos didacticos en el laboratorio dificultael entendimiento del comportamiento real tanto de circuitos como de fenomenos analizados,lo que trae como consecuencia una serie de inconvenientes tanto para docentes como paraestudiantes.Un caso particular se presenta en la asignatura de electronica de potencia, donde se analizandistintas topologıas de circuitos convertidores con diferentes caracterısticas y para diferentesfines, los componentes existentes en el laboratorio no son suficientes para recrear estos circui-tos de forma satisfactoria y si aun lo fueran esto acarrearıa invertir tiempo en su construccion,desviandose de esta forma del objetivo real.Para dar solucion en algunas fallas se propone construir un modulo de experimentacion de unconvertidor CD-CD tipo Boost (elevador) con PWM (PWM, modulacion por ancho de pulsos)ajustable, este modulo permitira eliminar tiempos de conexion de componentes individuales,ademas que se podra experimentar teniendo en cuenta las variables de funcionamiento comoson: ciclo de trabajo, frecuencia y una serie de medidas que se podran ver en el osciloscopio.

1.2. Justificacion

En ingenierıa, el laboratorio es un lugar donde se realizan investigaciones, experimentos,practicas y trabajos de caracter cientıficos, tecnologicos o tecnicos, de ahı su importancia enel desarrollo academico de los ingenieros, en razon de que posee una serie de caracterısticasque los ayuda a analizar desde otro punto de vista los diferentes fenomenos y componentesde muchos circuitos, entre otros.En otras palabras, esto permite consolidar el conocimiento usando la interrelacion de la teorıay la practica, ademas eleva los estandares en cuanto a la calidad del conocimiento adquirido,permitiendo aumentar la capacidad de comprension de los fenomenos que allı se esten anali-zando.Se propone la construccion de un modulo de experimentacion de un convertidor DC-DC eleva-dor, que brindara tanto a profesores como a estudiantes que cursan la materia de electronicade potencia una herramienta que les permita afianzar el conocimiento, aplicando lo aprendidoen clase.Este proyecto ayudara, tanto para la formacion como ingenieros, como para personas que pre-tenden que la Universidad continue su crecimiento hacia un futuro en donde teorıa, practicay experimentacion puedan ir de la mano.

1.3. OBJETIVOS 3

1.3. Objetivos

1.3.1. General

Diseno y construccion de un convertidor DC/DC tipo Boost con PWM ajustable orientadoa la ensenanza.

1.3.2. Especificos

Determinar el tipo de microcontrolador adecuado para desarrollar el PWM ajustable.

Disenar el circuito de pulsos para el modulo del convertidor DC-DC.

Disenar el circuito de potencia del convertidor.

Implementacion del modulo del convertidor DC-DC.

Verificar el funcionamiento del convertidor comparando sus resultados con los obtenidosen la simulacion.

1.4. Trabajos anteriores

Entre las principales referencias bibliograficas utilizadas, se tienen aquellas obtenidas pormedio de la Internet y otras particularmente de IEEE, ademas de una serie de libros especifi-cados en el area de la electronica de potencia, ası mismo se acudio a leer artıculos de caracterespecializados de electronica de potencia, especıficamente en lo pertinente a convertidores deDC-DC conmutados.Se procedio a establecer una serie de principios de orden tecnico en los cuales se puedenenmarcar una serie de aspectos relacionados con el proyecto.

MARCO ANTONIO CARIT QUIROS, en junio del 2005 disena y construye un convertidorBoost con fines didacticos, donde hace una descripcion de la teorıa de las fuentes conmu-tadas, enfocandose principalmente en el tipo Boost, pasando luego por la etapa de diseno,aplicando toda la teorıa para luego la implementacion de la fuente, en este documento elautor resalta las principales dificultades y las posteriores recomendaciones para su construc-cion. Tambien realiza un analisis de los parametros de diseno por medio de pruebas fısicasa la fuente construida los cuales fueron comprobados con los valores esperados, la principalvariable estudiada fue el ciclo de trabajo, variable que regula el funcionamiento de la fuente[3].

LUIS FELIPE CATALAN en junio de 2007 presento un informe de proyecto de grado en

4 CAPITULO 1. INTRODUCCION

donde se disena un sistema para un convertidor de CD-CD, como regulador reductor o ele-vador de modo de conmutacion en operacion discontinua [4].

ROBER WILFREDO C.O Y LEONEL SANTIAGO. R.G, en el 2013 disena y construyenun modulo didactico de un conversor AC/CD-CD/CD con control PWM, destinado al la-boratorio de control electrico de la ESPE extension LATACUNGA, este convertidor tiene 3etapas en las cuales, en la primer etapa se compone del conversor AC/CD el cual proporcio-na un voltaje fijo, la segunda etapa consta de un conversor CD/CD de puente completo queesta disenado con un transistor IGBT, y en la ultima etapa de control se utiliza las tecnicasPWM para la activacion de los transistores [5].

SEBASTIAN CARDONA.H Y STIVEN OSPINA.H, en el 2015 construyen un modulo con-vertidor CC-CC elevador, para practicas en el laboratorio del programa de ingenierıa me-catronica, en el desarrollo del convertidor ellos proyectan los elementos que conforman eldiseno y construccion del mismo entre los que se encuentra, el modelo matematico, prototipoen lazo abierto, diseno del controlador, construccion del sistema. Tambien simulan el circuitoen diferentes software como ORCAD capture, matlab con el fin de un mejor analisis [6].

JOVANNY BEDOYA .G, en el 2013 disena un modulo destinado para el aprendizaje deconvertidores AC-DC , en este trabajo se presenta el diseno e implementacion del rectifica-dor monofasico controlado, semicontrolado y no controlado. Tambien se diseno e implementoel control de fase con sus respectivas variables, donde se presenta el control online como ele-mento principal de este trabajo atreves de software libres, por medio de tecnicas de controldigital por ejemplo control proporcional, proporcional integral, PID u otra.

Se toma todos los elementos y equipos disponibles en el laboratorio y en el mercado pa-ra simplificar su implementacion. Se Realizan predicciones del circuito utilizando modelosmatematicos basados en el comportamiento ideal para obtener parametros de referencia pa-ra el estudio del desempeno del circuito. Finalmente se llega a un circuito sencillo con undesempeno que permite que los datos realizados se puedan considerar valiosos para el estudiodel comportamiento de un rectificador controlado, semicontrolado y no controlado de ondacompleta [7].

1.5. Alcance

Con el proposito de reforzar el conocimiento se presenta un modulo de experimentacionde un convertidor Boost, con el fin de que sea otro instrumento que logre un equilibrio entrela practica y la teorıa, y ası obtener un mejor entendimiento de los convertidores DC-DC.Este modulo cuenta con una serie de herramientas para su uso, que permiten analizar lasdiferentes topologıas de este convertidor, y permitira ahorrar tiempo en conexiones entre

1.6. CONTRIBUCIONES 5

otras ventajas mas.

1.6. Contribuciones

La contribucion de este trabajo al estado del arte son las siguientes: se obtiene un prototipoexperimental para laboratorio de electronica de potencia de un convertidor DC-DC Boostcon PWM ajustable, cuyo funcionamiento depende de la variacion de frecuencia y ciclo detrabajo.

1.7. Estructura del trabajo de grado

Este documento esta dividido de la siguiente manera. En el capıtulo 2 se muestra lametodologıa, en la que se muestran las fases del proyecto. En el capıtulo 3 se encuentra eldesarrollo, en este se hace una breve descripcion del convertidor DC-DC Boost y sus modosde operacion, tambien se habla acerca de la modulacion por anchura de Pulsos (PWM) yfinalmente la etapa de diseno del convertidor Boost, en esta etapa se muestran las especifi-caciones y parametros de diseno del convertidor. En el capıtulo 4 se analizan los resultadosobtenidos en la teorıa y se los compara con los resultados obtenidos en la practica. Finalmentese presentan las conclusiones en el capıtulo 5.

Capıtulo 2

Metodologıa

Este modulo hace parte de una serie de convertidores DC-DC, realizado por estudiantesde ingenierıa electrica de la Universidad Tecnologica de Pereira; en este proyecto se logra im-plementar un prototipo experimental orientado a la ensenanza de la electronica de potencia.La estructura del mismo es teorica - practica, inicialmente se realiza un estudio sobre el es-tado del arte en modelos experimentales de los convertidores de corriente en paralelo con elestudio del convertidor elevador, luego para la implementacion de PWM ajustable se procedea escoger el microcontrolador mas adecuado. Para el bosquejo del controlador se tiene encuenta las consideraciones de diseno y la seleccion de los dispositivos utilizados y por ultimopruebas y resultados.Para desarrollar el modulo experimental del convertidor Boost, se utilizo Simulink para ve-rificar el funcionamiento del convertidor con unos puntos de operacion conocidos, Proteus 8para montar el circuito PWM y corroborar su actividad, PIC C Compiler para la programa-cion del PWM ajustable y por ultimo DIY K150 que permite la grabacion del codigo en elmicrocontrolador. Entre las principales referencias bibliograficas utilizadas, se tienen aquellasobtenidas por medio de la Internet y otras particularmente de IEEE, ademas de una serie delibros especificados en el area de la electronica de potencia.

2.1. Fases del proyecto

2.1.1. Fase 1: Estudio del convertidor elevador

Esta fase se centra en los convertidores de continua-continua y sus principales caracterısti-cas. Se analiza con precision el modelo del convertidor Boost en ambos modos de operaciony se elabora el estudio teorico de acuerdo a los rangos de variacion de los parametros a loscuales va a operar el modulo.El convertidor Boost, es un tipo de convertidor conmutado DC-DC, tambien conocido comoconvertidor elevador (step-up) o chopper paralelo, la funcion de este convertidor es manteneruna tension de salida regulada frente a variaciones en la tension de entrada o de la carga.

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2.1. FASES DEL PROYECTO 7

Su principal aplicacion se halla en las fuentes de alimentacion conmutadas y en el frenadoregenerativo de los motores, este tipo de convertidor es de segundo orden, posee dos modosde operacion: segun la corriente por la inductancia L, uno es el modo de operacion continuay el otro es el modo de operacion discontinua.

2.1.2. Fase 2: Programacion del microcontrolador

La segunda fase de este proyecto consiste en implementar el PWM ajustable, encargadode generar la senal modulada por anchura de pulsos a partir de un ciclo de trabajo y frecuen-cia de operacion. para esto se utiliza un microcontrolador PIC 16F877A (Peripheral InterfaceControler) que es un circuito integrado programable que contiene los elementos necesariospara controlar un sistema es decir un controlador de perifericos.Cuando se hace referencia a un circuito integrado programable que controla perifericos, esta-mos hablando de un sistema que contiene entre otras cosas una unidad arimetico-logica, unasmemorias de datos y programas, unos puertos de entrada y salida, es decir de un pequenoordenador disenado para realizar unas funciones especıficas.

2.1.3. Fase 4: Diseno del convertidor

En esta parte del proyecto se definen los rangos de operacion del convertidor tales como:

Voltaje de entrada y voltaje de salida

Corriente de entrada y corriente de salida

Potencia maxima

tambien se muestra las especificaciones del mosfet y del diodo. Luego se seleccionan loscomponentes utilizados en el prototipo disponibles comercialmente.

2.1.4. Fase 5: Montaje del convertidor

En esta parte, el montaje del convertidor Boost se ejecuto de la siguiente forma; Primerose selecciona la tarjeta para conectar los elementos del potencia del convertidor, luego seacoplo la parte del PWM ajustable con la parte de potencia, posteriormente se establece laforma constructiva de la carcasa junto con sus entradas y salidas y por ultimo se ensamblatodo el modulo.

2.1.5. Fase 6: Pruebas y validacion de resultados

La validacion del prototipo consiste en comparar los resultados con el mismo y los corres-pondientes obtenidos en la simulacion, se cuantifica las diferencias observadas entre los datosmedidos y observados mediante error porcentual.

Capıtulo 3

Desarrollo

3.1. Marco teorico

Para el diseno y construccion de un convertidor DC-DC tipo Boost, se esbozan unaserie de componentes entrelazados que conforman la parte de potencia del convertidor. Acontinuacion se muestra el diagrama de bloques de dicho convertidor en lazo abierto.

Figura 3.1: Diagrama de bloques del convertidor. [autores]

En la figura 3.1 se observan todos los componentes del convertidor, como la fuente deentrada DC, por donde se alimenta la parte de potencia del convertidor, tambien la parte dela senal PWM ajustable y su posterior carga.

8

3.1. MARCO TEORICO 9

3.1.1. Convertidor Boost (step-up converter) modo de operacioncontinuo

Los convertidores elevadores o Boost son parte integral de muchos equipos electronicosactuales, estos permiten elevar un voltaje continuo no regulado a otro continuo de mayormagnitud regulado, basicamente esta compuesto por una fuente DC, un dispositivo de con-mutacion y un filtro pasa bajo que normalmente alimenta una carga.En la figura 3.2 se muestra el convertidor elevador, este convertidor conmutado, funcionaabriendo y cerrando el interruptor electronico periodicamente. Para su analisis se hace unmodelo dinamico basado en las leyes de Kirchhoff, aplicando a todos los estados del circuitodel convertidor Boost [6].

Figura 3.2: Topologıa Boost (elevador) [8].Se pueden observar diferentes elementos como interruptor, diodo, inductancia, capacitor,

y la resistencia. Es importante resaltar que el interruptor debe ser un dispositivo de conmu-tacion (MOSFETs), al cual se le aplica unos pulsos en la puerta del dispositivo.Este circuito esta alimentado por una fuente DC que es la encargada de proporcionar latension y corriente necesaria para el funcionamiento del prototipo, tambien tiene un diodoultra rapido de potencia cuya funcion es proporcionar un camino a la corriente de la bobina.Cuando el interruptor esta abierto el diodo se polariza en directa, y se polariza en inversacuando el interruptor esta cerrado.

Basicamente el funcionamiento del convertidor se resume ası:

Cuando el Switch esta cerrado en un tiempo ton la bobina L almacena energıa de lafuente, a la vez la carga es alimentada por el condensador.

Cuando el Switch esta abierto en un tiempo toff , el unico camino para la corriente esa traves del diodo, y circula por el condensador C y por ultimo la carga[1].

Por otra parte la topologıa elevadora se puede definir con la ecuacion 1. En la cual se puedever su dependencia absoluta con el ciclo de trabajo.

10 CAPITULO 3. DESARROLLO

D =tonT

(3.1)

Vo =Vs

1−D(3.2)

Donde

D: Ciclo de trabajoT: Periodo de conmutacionton: Tiempo de encendidoVo: Voltaje en la cargaVin: Voltaje de alimentacion

Finalmente para analizar el convertidor elevador supondremos lo siguiente:

El circuito opera en regimen permanente

La corriente en la bobina es positiva

El valor del condensador es muy grande y la tension de salida se mantiene constante

El periodo de conmutacion es T. El interruptor estara cerrado en un tiempo D ∗ T yestara abierto el resto del tiempo (1−D) ∗ T

En la figura 3.3 y 3.4 se tienen la forma del circuito cuando el interruptor esta cerrado ycuando el interruptor esta abierto.

Figura 3.3: Circuito equivalente con el interruptor (Switch) cerrado [8].


Figura 3.4: Circuito equivalente con el interruptor (Switch) abierto [8].

En la figura 3.5 se muestra la tension media de salida en un periodo T.

Figura 3.5: Tiempos de Encendido y Apagado en un Periodo T [8].

3.1.2. Ecuaciones del convertidor en modo continuo

A continuacion se muestran las ecuaciones que rigen el comportamiento del convertidoridealizado en modo de conduccion continuo, regimen permanente y pequeno rizado en latension de salida.

Tension de salida

Vo =Vs

(1−D)(3.3)

Inductancia mınima que garantizara modo de regimen permanente

LMIN =D(1−D)2R

2f(3.4)

Valor de la Inductancia (Bobina)L = Kf · LMIN (3.5)

En la practica, Kf se ajusta 125 % mayor o 10 veces mayor que el valor mınimo calculadodel inductor.


Corriente en la bobina

IL =

(VS

(1−D)2R

)(3.6)

Corriente maxima en la bobina

IMAX =

(VS

(1−D)2R+

(VSD)

2Lf

)(3.7)

Corriente mınima en la bobina

IMIN =

(vS

(1−D)2R− (VSD)

2Lf

)(3.8)

Rizado de la Tension

∆V =

(Dv0

CRf

)(3.9)

Capacitancia

C =D

2f ∆v0v0

(3.10)

3.1.3. Formas de onda del convertidor Boost

Modo de conduccion continuo

Figura 3.6: Formas de onda del convertidor Boost (Tension y Corriente en el inductor) [8].


Figura 3.7: Formas de onda de Tension y Corriente en el Capacitor [8].

Modo de conduccion discontinuo

Figura 3.8: Formas de onda en modo de conduccion discontinuo del convertidor Boost [auto-res].


3.1.4. Modulacion por ancho de pulsos (PWM)

La modulacion por ancho de pulsos tambien conocida como PWM (Pulse-Width Modu-lation) de una senal o fuente de energıa es una tecnica poderosa en la que se modifica el ciclode trabajo de una senal periodica para controlar circuitos analogicos con salidas digitales deun microprocesador.El PWM se emplea en una amplia variedad de aplicaciones, que van desde la medicion ycomunicaciones para el control de energıa, potencia que se envıa a una carga y la conversion.Por lo general el ciclo de trabajo de una senal periodica es el ancho relativo de su partepositiva en relacion con el perıodo.

En la figura 3.8 se muestran senales PWM con diferentes ciclos de trabajo para una mi-rada mas didactica de la modulacion por ancho de pulso.

Figura 3.9: Ciclos de trabajo. [autores]

La modulacion por ancho de pulso se basa en la comparacion de una senal de referenciaa modular y una senal portadora de forma triangular o diente de sierra (figura 3.9). Lacomparacion generara un tren de pulsos de ancho especıfico que se utilizan en la conmutacion.La relacion entre la amplitud de la senal portadora y la senal de referencia se llama ındicede modulacion que se representa por ma(3,15),

ma =Ar

Ac

(3.11)

donde Ar es la amplitud de la senal de referencia y Ac es la amplitud de la senal portadora.

3.2. ETAPA DE DISENO 15

Figura 3.10: Modulacion por ancho de pulso o PWM. [autores]

3.2. Etapa de diseno

3.2.1. Especificaciones de diseno

En la tabla 3.1 se presentan los especificados para el diseno del convertidor elevador(Boost).

Variable Convertidor

Tension de alimentacion (VS) 9 VCorriente maxima de salida 2 AFrecuencia [20− 150] kHzCarga resistiva [50− 100] [Ohmios]Inductores [50− 500] uH

Tabla 3.1: Especificaciones de diseno

3.2.2. Consideraciones de diseno

Si la frecuencia de conmutacion aumenta, el tamano del inductor mınimo y el conden-sador mınimo para la corriente continua limitan el rizado de la tension salida.


Las altas frecuencias de conmutacion permiten reducir el DAT (distorsion armonicatotal) y el tamano de los elementos almacenadores de energıa (bobina y condensador).

Altas frecuencias de conmutacion causan que las perdidas de potencia se incrementenen el interruptor (aumenta el calor emitido) y por ende se reducira la eficiencia delconvertidor.

En general, la frecuencia de conmutacion se elige para ser de [20 kHz a 150 kHz].

L esta disenado para ser 125 % mayor que el valor mınimo calculado para el inductor.(para permitir corriente continua).

El condensador se selecciona para limitar el rizado de salida al 1 % de las especificacionesde diseno para soportar la tension maxima de salida.

El interruptor seleccionado (por ejemplo, IGBT, MOSFET, BJT, etc.) debe soportarla tension maxima cuando esta apagado y la corriente mınima cuando esta activado.

El ındice de temperatura no debe ser superado.

3.2.3. Caracterısticas del modulo

Las caracterısticas mas relevantes de este modulo convertidor DC-DC Boost son:

Este modulo es un convertidor DC-DC con PWM ajustable, osea varıa tanto ciclo detrabajo como frecuencia entre los rangos determinados en las especificaciones de disenoen tiempo real.

Posee puertos auxiliares con el fin de poder variar cargas, tanto resistencias como in-ductivas.

Su voltaje de entrada: 5-24 [V], tiene un inversor (Cargador) AC/DC de 110-24OVAC/24 VDC que soporta los elementos internos.

Posee pines de medicion y sus formas de onda (voltaje en todos los elementos del moduloy corriente en el inductor).

Frecuencia de conmutacion de [20KHz - 150KHz].

Voltaje de salida: 30 [V] maximos (30 Vmax), con un cicli de trabajo del 87 % y unafrecuencia de conmutacion de 20 [kHz] una L= 500 uH y R=100 Ohms

Corriente maxima en la carga: 2A maximos (2 Amax).

Dimensiones: 22*50*15 cm

Peso: 1.5 Kg


3.2.4. Desarrollo del PWM ajustable

Este desarrollo se realizara mediante modulacion de ancho de pulso para ello se utili-zara el pic 16F877A, su funcion consiste en proporcionar un pulso de onda cuadrada conciclo de trabajo y frecuencia variable, este pulso se le aplica a la puerta del transistor (Mosfetde potencia). El microcontrolador pic ha sido escogido por sus prestaciones, versatilidad ypracticidad en el control de transistores. Este integrado ha sido disenado para aplicacionesque usan tecnicas de modulacion de ancho de pulso (PWM) entre otras, como por ejemplo,para conmutar reguladores en ambas polaridades, transformadores acoplados o convertidoresDC-DC.El pic 16F877A se basa en la arquitectura Harvard, en la cual el programa y los datos sepueden trabajar con buses (un bus es un conjunto de lıneas que transportan informacionentre 2 o mas modulos), y memorias separadas, lo cual permite que las instrucciones y losdatos tengan longitudes diferentes. En la figura 3.10 se muestra la distribucion de pines delPic mencionado.Este microcontrolador incorpora variedades de funciones, tales como los modos CCP (Com-pilador, Comparador, PWM). En este caso nos vamos a centrar en el modo 3 (PWM), elpic 16F877A utiliza los pines 16 y 17 como modos CCP, correspondientes a los puertos C,RC1 Y RC2, por donde podemos obtener nuestra senal periodica (es decir que se repite enel tiempo) a la cual se le puede modificar la frecuencia y el ciclo de trabajo. La figura 3.10muestra la distribucion de pines del Pic mencionado.

Figura 3.11: Distribucion de pines del PIC 16f877A [2]


3.2.5. Caracterısticas del microcontrolador PIC 16F877A

Memoria de programa: flash de 8k de instrucciones de 14 bits

Memoria de datos: SRAM de 512 bytes, EEPROM de 256 bytes

Pines I/O (Input/output):6 del puerto A, 8. . . .

Pilas (Starck), 8 niveles (14bist)

Fuente de interrupcion 14

Instrucciones 35

Compatible modo SLEEP

Frecuencia maxima del oscilador de 20MHz

Conversor analogo/digital de 10 bits multicanal (8 canales de entrada)

Corriente maxima absorbida=suministrada (sink/source) por pin: 25Ma

Voltaje nominal: 3 a 5.5 DC (CMOS)

Power on Reset

Power up Timer PWRT)

Oscilador Startup Timer (ost)

3.2.6. Modo del PWM del PIC 16F877A

En el modo de modulacion de ancho de pulso, el pasador CCPx produce hasta unaresolucion de 10 bits, desde el pin CCP1 se multiplexa con el PROTC de retencion de datos,en la figura 5.3, se muestra un diagrama de bloques simplificado del modulo PWM.


3.2.7. Salida del PWM PIC 16F877A

Figura 3.12: Salida PWM [2]

3.2.8. Periodo del PWM

El periodo se especifica por PR2, este periodo se calcula mediante la formula:

periodosPWM = [(PR2) + 1] ∗ 4 ∗ Tosc ∗ (TMR2 prescale value) (3.12)

3.2.9. Frecuencia del PWM

FrecuenciaPWM =

[1

PeriodoPWM

](3.13)

3.2.10. Ciclo de trabajo PWM

CiclodetrabajoPWM = (CCPR1L : CCP1CON < 5 : 4 >)∗Tosc∗(TMR2Prescalevalue)(3.14)

3.2.11. Programacion del PIC

Un PIC (Programable Integrated Circuit) es un circuito integrado programable.Programable quiere decir que se puede planificar la manera como va a funcionar, que sepuede adaptar a nuestras necesidades. En otras palabras el integrado es capaz de modificarsu comportamiento en funcion de una serie de instrucciones que es posible comunicarles.

Toda esta actividad se divide en 4 pasos:

Editar


Compilar

Quemar el PIC

Probar el programa

Editar: Es escribir el programa, es hacer una lista de instrucciones en un lenguaje quenos permita decirle al PIC lo que deseamos que haga.

Compilar: Es traducir el programa a lenguaje de maquina que si ”entiende” PIC.

Quemar el PIC: En este paso se graba el programa en el PIC, mediante una tarjetaelectronica y un software se pasa el programa compilado de la PC al PIC. Para el esteproyecto se utilizo la tarjeta electronica PIC K150

Figura 3.13: Tarjeta electronica PIC K150

Este tarjeta viene acompanado de un software llamado DIY K150 v150807 y juntos per-miten grabar el microcontrolador deseado.Una vez conectada la tarjeta al computador vıa USB procedemos a abrir el software, la opcionChip Selector permite elegir el microcontrolador a programar, la opcion Load permite car-gar el codigo de PWM ajustable previamente construido. Luego se utiliza el boton Programpara grabar el codigo compilado en el Pic.


Figura 3.14: Software K150 v150807

Figura 3.15: Programacion del microcontrolador Pic 16F877A.

Probar el programa: En este paso se trata de verificar el funcionamiento el programa,se puede utilizar el programa proteos para ver el buen funcionamiento del codigo.


3.2.12. Prototipo de PWM ajustable para pruebas.

Figura 3.16: Prototipo de prueba de PWM ajustable [autores].

3.2.13. Fuente de entrada DC

Esta encargada de alimentar el circuito de potencia y los demas componentes, para esteproyecto se utilizo un cargador de computador,

Figura 3.17: Adaptador AC/DC [autores].Caracterısticas de la fuente de entrada

INPUT: 100-240 1.5A 50-60 Hz

output: 12 Vdc - 5A

3.3. Elementos de potencia del convertidor

Como se sabe la parte de potencia del convertidor realiza la conversion basica de energıadel voltaje de entrada al voltaje de salida, incluyendo switches y el filtro de salida. Comunmen-te en el circuito de potencia del convertidor se puede notar un transistor MOSFET de canal

3.4. DISENO DE LA CARCASA 23

N, un diodo denotado con la letra (D), capacitor(C) y un inductor (L), finalmente una resis-tencia (R) que representa la carga.A continuacion se esbozan los elementos del circuito de potencia.

Parametro Unidad

Inductores 50, 500, 800 [uH]Capacitor 330 [uF]Diodo ultra rapido FML G 16SMosfet de potencia IRFZ44NResistencias 50, 100, 320 [Ohmios]

Tabla 3.2: Elementos de potencia del convertidor Boost.

3.4. Diseno de la carcasa

Para la construccion del modulo convertidor DC-DC Boost, se utilizo una caja rectangular,de plastico con el fin de aislar los conductores y elementos de potencia del convertidor. En lafiguras 3.24, 3.25 y 3.26 se observa su estructura.

Figura 3.18: Diseno del adhesivo del modulo [autores].


Figura 3.19: Distribucion de pines para medicion del modulo [autores].

Figura 3.20: Modulo experimental ensamblado [autores].

El modulo convertidor cuenta con:

2 puertos auxiliares (L,RL), donde se pueden colocar cargas de inductancias y resisten-cias, con el fin de encontrar mas puntos de operacion.

Cuenta con 4 pulsadores, 2 pulsadores para variar ciclo de trabajo y 2 pulsadores paravariar frecuencia de conmutacion.

cuenta con una serie de pines para medir y tomar ( voltajes, corrientes y graficas).

3.5. COSTOS DEL PROTOTIPO 25

Cuenta con una pantalla LCD donde se puede observar los cambios de frecuencia yciclo de trabajo (seleccionados).

Cuentes con 2 entradas para cargador de pc (adaptador), por donde sera alimentadocon Vcc

Al utilizar el modulo Raux equivale a la carga de 100 [Ω] y RL1 a la carga externa(error en el ensamblaje).

3.5. Costos del prototipo

Descripcion Valor unitario ($) Cantidad Valor total ($)Fotocopias 50 100 5.000

Lapiz, Borrador etc 400-700 2 2.200Protoboard, baquela 20.000 - 15.000 2 55.000

Otros elementos electronicos 450.000 450.000Monitorias - otros 700.000

Total 104 1.212.200

Tabla 3.3: Costos

Capıtulo 4

Pruebas y validacion del prototipo

4.1. Introduccion

Al haber terminado la construccion del convertidor se realiza la respectiva simulacion enen el software Matlab para tener una apreciacion de su comportamiento ademas de podervalidar los resultados teorico practicos; esta simulacion se hizo con todos los componentes delconvertidor Boost. Se realizaron las pruebas necesarias para comprobar el correcto funciona-miento del circuito de potencia y del PWM, las pruebas estan enfocadas en buscar dos puntosde operacion del convertidor (operacion en modo continuo, operacion en modo discontinuo),por ultimo ver la variacion del voltaje a la salida.

4.2. Pruebas

4.2.1. Modo de conduccion continuo

Estas pruebas se realizan con el fin de validar lo teorico con lo practico y corroborar elfuncionamiento del modulo y puntos de operacion.

Frecuencia (f) [20 - 150] kHzVoltaje de entrada (Vs) 9 VVoltaje de salida (Vo) 50 VmaxCiclo de trabajo [0 - 100 %]Inductancias (L) [50 - 500 ] uHResistencias (R) [50-100] [Ω]

Tabla 4.1: Especificaciones de diseno

A continuacion se presenta una serie de tablas que permiten observar el comportamientodel convertidor en modo continuo donde se hace una comparacion de los valores teoricos y

26

4.2. PRUEBAS 27

lo practicos del convertidor elevador, tambien se calcula su diferencia relativa para tener unamejor percepcion para su respectivo analisis.

Diferencia relativa =

∣∣∣∣x − y

f(x, y)

∣∣∣∣ ∗ 100 (4.1)

donde f puede ser el mayor o menor numero entre x y y.

R= 100 [Ω] L= 500 [uH]D [ %] F [Hz] Vo [V] practico Vo [V] teorico Diferencia relativa

25 30 10.82 11.21 3.4 %50 40 14.02 17.14 18.2 %60 50 15.08 21.6 30.18 %

R= 100 [Ω] L= 500 [uH]D [ %] F [Hz] Imax [A] practico Imax [A] teorico Diferencia relativa

25 30 0.316 0.26 17.7 %50 40 0.320 0.57 43.85 %60 50 0.368 0.82 55.12 %

R= 100 [Ω] L= 500 [uH]D [ %] F [Hz] Imin [A] practico Imin [A] teorico Diferencia relativa

25 30 0.264 0.10 62.12 %50 40 0.268 0.33 18.78 %60 50 0.272 0.61 55.40 %

El voltaje que se obtuvo en la salida se tomo mediante el osciloscopio (ref 2542B) y secorroboro FLUKE 112. En la tabla se comparan los resultados de voltajes simulados con losobtenidos en el prototipo y se calcula su diferencia relativa.

28 CAPITULO 4. PRUEBAS Y VALIDACION DEL PROTOTIPO

Datos modo de operacion continuo [f=20KHz]Ciclo de trabajo [ %] Voltaje teorico [V] Voltaje practico [V] Diferencia relativa

0 9 9.18 1.96 %10 9.20 9.49 3.05 %20 10.5 11.1 5.4 %30 12.1 13.4 9.7 %40 14.2 16.2 12.34 %50 17.3 19.1 9.42 %60 21.8 21.9 0.45 %70 28.9 24.3 15.9 %80 44.4 27.7 37.6 %83 53.1 27.9 47.45 %85 58.4 27.6 52.7 %87 68.4 27.2 60 %90 91.3 25.7 71.8 %100 ∞ 9.17

Las diferencias en voltajes teoricos y practicos que se pueden observar en la tabla anteriorse debe a:

Para los datos teoricos los componentes que se trabajan en la simulacion son componen-tes ideales (no hay perdidas), y cada vez que el ciclo de trabajo se acerca a la unidad oel 100 % la tension de salida se hara infinita. Por otro lado, los datos practicos tomadosdel modulo son componentes reales (hay perdidas), debido a esto la tension de salidanunca sera infinita.

Se Procede a analizar el modulo convertidor y , con el fin de averiguar en que modos deoperacion se encuentra. En las figuras 4.3 y 4.4 se puede observar las graficas de corrientedel modulo.

4.2. PRUEBAS 29

Figura 4.1: Corriente en el inductor.

Figura 4.2: Corriente en el inductor de 500 [uH]


Figura 4.3: Corriente en el inductor de 50 [uH]

En las figuras 4.1, 4.2 y 4.3 se muestra la grafica de la corriente en el inductor, donde sepuede observar que esta trabajando en modo continuo.

Analisis de inductoresLa grafica del inductor 1 (fig 4.2) de 500 [uH] y 2 (fig 4.3) de 50 [uH], se puede verificargracias al osciloscopio (ref. 2542B), que se encuentra en el laboratorio de ingenierıa electri-ca. Se puede observar que el modulo esta funcionando adecuadamente, ya que se encuentratrabajando en modo continuo.

4.2.2. Modo de conduccion discontinuo

La prueba se realiza utilizando las salidas auxiliares del modulo, con el fin de encontrarun punto de operacion en modo discontinuo.

R= 300 [Ω] L= 800 [uH]D [ %] F [Hz] Vo [V] practico Imax [A] practico Imin [A] Practica

30 20 13.34 0.088 0

Salida auxiliar 1: Se conecta en serie 3 inductores para obtener el valor de L= 800[uH], para esto se utilizan 3 inductores de valores 100, 200 y 500 [uH] disponibles en elalmacen de la faculta de ingenieria electrica.

4.2. PRUEBAS 31

Figura 4.4: Carga inductiva auxiliar [autores].

Salida auxiliar 2: Resistencias de (220, 270 y 300) [Ω].

Figura 4.5: Carga resistiva auxiliar [autores].

Ciclo de trabajo: 50 % y Frecuencia de 20 [kHz].

Como se sabe para esta prueba se utilizan las salidas auxiliares con el fin de encontrar unpunto de operacion discontinuo, en la figura 4.14, se puede observar la grafica del inductor 3(auxiliar) con un valor de 800 [uH] y la carga (auxiliar) de 320 [Ω], donde se aprecia que elmodulo opera en modo discontinuo.


Las figuras 4.6 y 4.7 muestran que la corriente en el inductor entra en modo discontinuode acuerdo a lo parmetros anteriormente mencionados. La figura 4.6 se obtuvo gracias aMatlab-Simulink.

Figura 4.6: Corriente en el inductor (modo discontinuo).

Figura 4.7: Modo de conduccion discontinuo (Cargas auxiliares).

Capıtulo 5

Conclusiones y recomendaciones

CONCLUSIONES

Los principales objetivos planteados al principio del proyecto se han cumplido; losresultados experimentales han resultado satisfactorios, las mediciones se aproximan alos valores esperados y las formas de onda son las esperadas con estabilidad necesariapara su correcto funcionamiento.

Se ha ejecutado el objetivo principal de este proyecto, el cual fue la construccion delmodulo convertidor CD-CD Boost con PWM ajustable, operando y funcionando ade-cuadamente, el mismo sera destinado al laboratorio de ingenierıa electrica.

Se realizo un estudio teorico de los convertidores DC-DC ası como de su funcionamiento,de tal manera se obtuvo el conocimiento completo sobre la actividad de los convertidoresDC-DC.

Realizando un estudio de IGBT”S Y MOSFET se obtuvo el conocimiento necesario, deestas manera se pudo construir el circuito de potencia con el MOSFETs mas adecuadopara este convertidor DC-DC Boost.

Revisados todos los equipos y modulos del laboratorio de ingenierıa electrica y enfuncion de los mismos, el diseno y construccion del convertidor elevador se acopla com-pletamente al laboratorio, tanto en su parte de manipularle como en su funcionamiento,con los equipos existentes sin ningun requerimiento adicional.

En funcion del estudio realizado a los microcontroladores, se pudo encontrar el micro-controlador adecuado para el convertidor DC-DC Boost.

RECOMENDACIONES

Se recomienda utilizar como fuente DC, cargadores de computadoras o fuentes DC.

33

34 CAPITULO 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Debido a las corrientes que se manejan es recomendable no utilizar el modulo mas de3 horas seguidas.

Al concluir este trabajo se considera importante el estudio de los convertidores DC-DC ysus efectos, de la misma manera se recomienda estudiar las diferentes configuraciones deestos convertidores para ası profundizar y dar alternativas que mejoren y complementeel conocimiento en los temas de la electronica de potencia.

Bibliografıa

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[5] ROBER WILFRIDO CALAPAQUI O NA and LEONEL SANTIAGO REYES GARZON.Diseno y construccion de un modulo didactico de un conversor ac/dc dc/dc con controlpwm, para puente completo utilizando igbts destinado al laboratorio de control electricode la espe extension latacunga, Septiembre 2013.

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[8] Power electronics. [Esquema]. 3 noviembre de 2014. Disponible en la web: ¡http://www.powere.dynamictopway.com/dc3.htm¿

35

Apendice A

Circuito imporeso PCB

36

Apendice B

Circuito simulado en Proteus 8Profesional

37

38 APENDICE B. CIRCUITO SIMULADO EN PROTEUS 8 PROFESIONAL

Apendice C

Generacion PWM en PIC C Compiler

39

40 APENDICE C. GENERACION PWM EN PIC C COMPILER

Apendice D

Datasheet FLUKE 112

42

Apendice E

Datasheet Mosfet IRFZ44N

44

46 APENDICE F. CODIGO PWM AJUSTABLE

Apendice F

Codigo PWM ajustable

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