Ondulador Multinivell Asimètric de 1kW amb Plataforma de...

Ondulador Multinivell Asimètric de 1kW amb Plataforma de Control Reconfigurable

AUTOR: Josep Maria Bosque Moncusí DIRECTOR: Hugo Valderrama Blavi

DATA: Setembre 2005

jmare

Titulació: Enginyeria Tècnica industrial en Electrònica Industrial

“Què no acabes? Ja fa molt de temps que estàs acabant, no? Si que dura això del projecte.” “Si encara no he acabat, però ja falta poc, a la pròxima convocatòria segur que si...” A tots aquells a qui he esgotat la paciència Vull dedicar aquest projecte a la Llui per l’ajuda i recolzament que sempre m’ha donat. M’agradaria agrair el suport de la família. Voldria agrair a l’Hugo les llargues estones que ha dedicat a aquest projecte per donar-me un cop de mà. A tots els kamalis, gràcies per la vostra amistat, bons consells i bones estones que m’heu donat. Finalment, gràcies a tots els que han contribuït en el projecte amb un cop de mà, un consell, informació, ... A tots moltes gràcies.

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Índex

1

ÍNDEX

Pàg.

0. OBJECTIUS I PRELIMINARS.............................................................................. 4 0.1. Resum................................................................................................................. 5 0.2. Objectius............................................................................................................. 5 0.3. Titular................................................................................................................. 5

1. MEMÒRIA DESCRIPTIVA................................................................................... 6 1.1. Antecedents........................................................................................................ 7 1.2. Fonaments teòrics............................................................................................... 9 1.3. Descripció de la solució adoptada...................................................................... 12

1.3.1. Introducció................................................................................................ 12 1.3.2. Filtre d’entrada.......................................................................................... 13

1.3.2.1. Introducció........................................................................................ 13 1.3.2.2. Resposta............................................................................................ 13

1.3.3. Etapa de potència....................................................................................... 14 1.3.3.1. Introducció........................................................................................ 14 1.3.3.2. Topologies........................................................................................ 14 1.3.3.3. Interruptors ...................................................................................... 15 1.3.3.4. Diodes............................................................................................... 15 1.3.3.5. Dissipador......................................................................................... 16

1.3.4. Driver......................................................................................................... 16 1.3.4.1. Introducció........................................................................................ 16 1.3.4.2. Alimentació...................................................................................... 16 1.3.4.3. Optoacoplador.................................................................................. 17 1.3.4.4. Ajust del “blanking”......................................................................... 17 1.3.4.5. Etapa de sortida................................................................................ 18

1.3.5. Etapa de sortida......................................................................................... 19 1.3.5.1. Introducció........................................................................................ 19 1.3.5.2. Filtre de sortida................................................................................. 19 1.3.5.3. Transformador de sortida................................................................. 20

1.3.6. Sensat......................................................................................................... 20 1.3.6.1. Descripció......................................................................................... 20 1.3.6.2. Implementació pràctica.................................................................... 21

1.3.7. Etapa de control......................................................................................... 21 1.3.7.1. Introducció........................................................................................ 21 1.3.7.2. Llei de control.................................................................................. 21 1.3.7.3. Comparadors.................................................................................... 24 1.3.7.4. Detector de pas per zero................................................................... 25 1.3.7.5. Alarma per sobrecorrent................................................................... 26 1.3.7.6. CPLD................................................................................................ 27

1.3.8. Fonts d’alimentació................................................................................... 31 1.3.8.1. Introducció........................................................................................ 31 1.3.8.2. Font d’alimentació de ±15V regulada.............................................. 31 1.3.8.3. Font d’alimentació de 5V regulada.................................................. 31 1.3.8.4. Font d’alimentació de 12V............................................................... 31

1.4. Prescripcions tècniques...................................................................................... 32 1.5. Posada en marxa i funcionament........................................................................ 33 1.6. Pressupost........................................................................................................... 34


2

2. MEMÒRIA DE CÀLCUL........................................................................................ 35

2.1. Filtre d’entrada................................................................................................... 36 2.1.1. Introducció................................................................................................. 36 2.1.2. Resposta..................................................................................................... 37

2.2. Etapa de potència................................................................................................ 38 2.2.1. Condicions generals.................................................................................. 38 2.2.2. Interruptor.................................................................................................. 38 2.2.3. Diode......................................................................................................... 39 2.2.4. Dissipador.................................................................................................. 39

2.3. Driver.................................................................................................................. 46 2.3.1. Font d’alimentació..................................................................................... 46

2.4. Etapa de sortida.................................................................................................. 47 2.4.1. Filtre de sortida.......................................................................................... 47 2.4.2. Transformador de sortida.......................................................................... 49

2.5. Sensat.................................................................................................................. 49 2.5.1. Sensat del corrent de la bobina.................................................................. 49 2.5.2. Sensat del corrent del condensador........................................................... 50 2.5.3. Corrent de sortida...................................................................................... 52 2.5.4. Error........................................................................................................... 54

2.6. Control................................................................................................................ 56 2.6.1. Llei de control........................................................................................... 56

2.6.1.1. Introducció........................................................................................ 56 2.6.1.2. Equacions d’estat del TiBuck........................................................... 57 2.6.1.3. Selecció de la superfície................................................................... 60 2.6.1.4. Comprovació de la superfície........................................................... 60 2.6.1.5. Càlcul del control equivalent............................................................ 61 2.6.1.6. Definició de la dinàmica ideal.......................................................... 61 2.6.1.7. Punt d’equilibri................................................................................. 62 2.6.1.8. Verificació de l’estabilitat del punt d’equilibri................................ 63 2.6.1.9. Càlcul del corrent de la bobina quan assoleix la superfície............. 63 2.6.1.10. Conclusions.................................................................................... 65

2.6.2. Comparador amb histèresi......................................................................... 65 2.7. Fonts d’alimentació............................................................................................ 67

2.7.1. Font d’alimentació de ±15V regulada....................................................... 67 2.7.2. Font d’alimentació de 5V regulada........................................................... 68 2.7.3. Font d’alimentació de 12V........................................................................ 68 2.7.4. Càlcul dels bobinats................................................................................... 69

3. PLÀNOLS.................................................................................................................. 70 3.1. Etapa de potència................................................................................................ 73 3.2. Driver.................................................................................................................. 78 3.3. Etapa de sensat i filtre de sortida........................................................................ 81 3.4. Etapa de control.................................................................................................. 84 3.5. Fonts d’alimentació............................................................................................ 87 3.6. Fotografies.......................................................................................................... 90

4. SIMULACIONS........................................................................................................ 93 4.1. Introducció.......................................................................................................... 94 4.2. Commutació a 2 nivells...................................................................................... 94

4.2.1. Introducció................................................................................................. 94 4.2.2. Sortida....................................................................................................... 95


3

4.2.3. Control....................................................................................................... 96 4.2.4. Interruptors................................................................................................ 97 4.2.5. Histèresi..................................................................................................... 97 4.2.6. Tensió en el pont....................................................................................... 98

4.3. Commutació a 3 nivells...................................................................................... 99 4.3.1. Introducció................................................................................................. 99 4.3.2. Sortida....................................................................................................... 100 4.3.3. Control....................................................................................................... 101 4.3.4. Interruptors................................................................................................ 102 4.3.5. Histèresi..................................................................................................... 103 4.3.6. Tensió en el pont....................................................................................... 103



5. RESULATATS EXPERIMENTALS....................................................................... 115 5.1. Resultats experimentals...................................................................................... 116

5.1.1. Introducció................................................................................................. 116 5.1.2. Sortida....................................................................................................... 116 5.1.3. Tensió en el pont....................................................................................... 117 5.1.4. Rendiment................................................................................................. 120

5.2. Conclusions........................................................................................................ 121 6. PRESSUPOST........................................................................................................... 124

6.1. Quadre de mesures............................................................................................. 125 6.2. Quadre de preus.................................................................................................. 129 6.3. Pressupost........................................................................................................... 132 6.4. Resum del pressupost......................................................................................... 136

7. PLEC DE CONDICIONS......................................................................................... 137 8. BIBLIOGRAFIA....................................................................................................... 143 ANNEX1: PROGRAMES CPLD................................................................................. 145 ANNEX2: DATASHEET.............................................................................................. 209

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Objectius i preliminars

4

0. OBJECTIUS I PRELIMINARS

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Objectius i preliminars

5

0. OBJECTIUS I PRELIMINARS

0.1. Resum

Els sistemes d’energies renovables necessiten convertidors eficients per poder competir amb les fonts d’energia convencional. Presentem un ondulador multinivell asimètric de pont complet que permet treballar amb 5 nivells de tensió diferents, reduint les pèrdues de commutació, en reduir la tensió que bloquegen els dispositius i funcionar seqüencialment. Al mateix temps, utilitza un nombre d’interruptors mínim, i es redueixen les pèrdues per conducció. Hem dissenyat, simulat, construït i analitzat el funcionament un prototip d’1 kW utilitzant un control en mode lliscament que fa que funcioni com a font de corrent. Aquest control permet connectar-lo a la xarxa elèctrica per injectar-hi corrent. El control es reconfigurable i l’ondulador pot funcionar amb 2, 3, 4 i 5 nivells. El prototip està preparat per acollir diferents controladors que en un futur aprofitin el sistema per altres objectius.

0.2. Objectius

L’objectiu d’aquest projecte és el disseny, construcció i anàlisis del funcionament d’un ondulador multinivell asimètric que permeti d’avaluar diferents tècniques de control pel mateix, les pèrdues de la topologia en estudi, així com la problemàtica de la connexió a la xarxa elèctrica.

0.3. Titular

Grup d’Automàtica i Electrònica Industrial de l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria amb adreça a l’Avinguda dels Països Catalans núm. 26, Campus Sescelades 43007 de Tarragona, amb el representant Dr. Hugo Valderrama-Blavi professor titular d’universitat.

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Memòria descriptiva

6

1. MEMÒRIA DESCRIPTIVA


7

1. MEMÒRIA DESCRIPTIVA

1.1. Antecedents

Presentem una relació de publicacions que tracten sobre onduladors multinivell i que han servit de referència i consulta alhora d’executar aquest projecte.

[1] H. Valderrama-Blavi, C. Alonso, B.Estibals, L. Martínez-Salamero, J. Maixé, “Grid Connected Asymmetric Full-Bridge Multilevel Inverter” , European Power Electronics,

EPE’03, Toulouse France 2003.

Abstract- In this paper we present a multilevel inverter topology that economizes devices compared to other topologies having the same number of levels. This device reduction makes this inverter suitable for photovoltaic, fuel cell or wind energy applications. To assure that the injected current has a sinusoidal waveform in phase with the grid voltage, a control strategy derived from sliding mode theory is applied.

[2] H. Valderrama-Blavi, M. Muñoz-Ramírez, J. Maixé, R. Giral, J.Calvente, “Low Frequency Multilevel Inverters for Renewable Energy Systems”, ISIE, June 2005

Abstract—High efficiency converters are desirable for renewable energy systems, specially those related with photovoltaic applications. In this paper, a losses analysis for the Diode Clamped Asymmetric Full Bridge Multilevel Inverter (AFBMI) is presented. As this circuit minimizes the number of switches per level [1] has the same advantages of other multilevel circuits but keeping the conduction losses at acceptable levels. Low switching frequency operation is also investigated and some preliminary results given. [3] José Rodríguez, Jih-Sheng Lai, Fang Zheng Peng, “Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls, and Applications”, IEEE Transactions On Industrial electronics,

Vol. 49, n.4, august 2002.

Abstract—Multilevel inverter technology has emerged recently as a very important alternative in the area of high-power medium-voltage energy control. This paper presents the most important topologies like diode-clamped inverter (neutral-point clamped), capacitor-clamped (flying capacitor), and cascaded multicell with separate dc sources. Emerging topologies like asymmetric hybrid cells and soft-switched multilevel inverters are also discussed. This paper also presents the most relevant control and modulation methods developed for this family of converters: multilevel sinusoidal pulsewidth modulation, multilevel selective harmonic elimination, and space-vector modulation. Special attention is dedicated to the latest and more relevant applications of these converters such as laminators, conveyor belts, and unified power-flow controllers. The need of an active front end at the input side for those inverters supplying regenerative loads is also discussed, and the circuit topology options are also presented. Finally, the peripherally developing areas such as high-voltage high-power devices and optical sensors and other opportunities for future development are addressed.


8

[4] Martina Calais, Johanna Myrzik, Ted Spooner, Vassilios G. Agelidis, “Inverters for Single-phase Grid Connected Photovoltaic Systems - An Overview”, IEEE, 2002.

Abstract - An overview on recent developments and a summary of the state-of-the-art of inverter technology in Europe for single- phase grid-connected Photovoltaic (PV) systems for power levels up to 5 kW is provided in this paper. The information includes details not only on the topologies commercially available but also on the switching devices employed and the associated switching frequencies, efficiency, price trends and market share. Finally, the paper outlines issues associated with the development of relevant international industry standards affecting PV inverter technology. [5] A.-Ch. Rufer, “An aid in the teaching of multilevel inverters for high power applications”, IEEE, 1995

Abstract - Multilevel inverters represent a high potential for realization of high power controllable converrion systems of different nature, rectifiers, inverters, high power amplifiers, etc. From the even more applied three-level Inverter to the multiple AC stages VSI, different topologies are applied, with an increaaing quantity of possible levels. Usudly, the theory of multilevel inverters is presented with different defhitiooas of the number of levels. The contribution will give some logic definitions on basic schemes, and present the various versions of the technique of one and multiple-phase multilevel inverter systems. [6] Martin Veenstra, Alfred Rufer, “Control of a Hybrid Asymmetric Multilevel Inverter for Competitive Medium-Voltage Industrial Drives”, IEEE,2005

Abstract—In symmetric multilevel inverters, there is a tradeoff between the output quality and the reliability and efficiency of the converter. New asymmetric and hybrid solutions, using different voltages and devices in various parts of the inverter, promise significant improvements for medium-voltage industrial drives. This paper investigates such a hybrid asymmetric nine-level inverter. It consists of a three-phase three-level integrated gate-commutated thyristor inverter (main inverter), with a two-level insulated-gate bipolar transistor H-bridge (subinverter) in series with each phase. To keep the power part simple and the efficiency high, the subinverters have no feeding from the net and can only supply reactive power. This is a very interesting solution in terms of power quality, efficiency, reliability, and cost. But the nonsupplied intermediate-circuit capacitors form an unstable system. This paper proposes a control method to stabilize their voltages. Power balancing is guaranteed by varying the common-mode voltage, using an online nonlinear model-predictive controller. The controller predicts the system evolution as a function of the control inputs. A cost function of system and control quantities is iteratively minimized in real time, to find the optimal control to apply to the system. Simulations and measurements demonstrate stable behavior in steady state and during transients. Precharging of the nonsupplied capacitors is also an issue to consider. This paper proposes a startup method that charges them in parallel with the supplied ones, without any additional equipment. Measurements show its successful application in the proposed drive system.


9

[7] J. Song-Manguelle, A. Rufer, “Asymmetrical multilevel inverter for large induction machine drives”, Electrical Drives and Power Electronics, October 2001

Abstract- This paper describes some techniques to improve the output waveform qualityof multilevel inverters fed-induction machines. The investigated topologies are the diode-clamped and a series-connection of H-bridges. These techniques are based on an unequal dc-voltage supplying. The multicarrier-based pulse width modulation techniques applied to the control of these inverters is also investigated. [8] Madhav Manjrekar, Giri Venkataramanan, “Advanced Topologies and Modulation Strategies for Multilevel Inverters”, IEEE, 1996

Abstract - Multilevel inverters have been attracting increasing attention in the past few years as power converters of choice in high voltage and high power applications. Various topologies to realize these inverters have been introduced and studied recently. Waveform " synthesis methods for these inverters include staircase modulation, sine-triangle carrier modulation, space vector modulation, and other predictive methods. This paper presents the development of real-time voltage control techniques for multilevel inverters based on multilevel sigma delta modulators. The spectral performance of the output waveforms is investigated. Various design criteria, performance characteristics, comparison with existing modulation methods and other practical issues are discussed in detail in the paper.

1.2. Fonaments teòrics

Les energies renovables cada dia són més utilitzades, tot i que encara són molt més cares que les energies convencionals basades en els combustibles fòssils. En el cas fotovoltaic les causes principals són: el preu i rendiment dels pannells solars, i en els sistemes autònoms, a més, la dificultat i el preu d’enmagatzemament d’energia, sovint en bateries. Les investigacions en aquest camp es basen en l’acumulació d’energia, reducció de preus i millora del rendiment dels pannells solars i òbviament també dels circuits processadors d’energia (convertidors, onduladors, etc.) així com dels sistemes de control o seguiment del punt de màxima potència. En aquesta direcció encaminarem el nostre treball, implementant una nova topologia d’ondulador que hauria de millorar el rendiment de les anteriors. Les pèrdues energètiques en els convertidors es classifiquen, en línies generals, en pèrdues de conducció i de commutació. Les de conducció depenen bàsicament de la resistència ON dels interruptors utilitzats, del nombre d’interruptors per on ha de passar el corrent i el valor d’aquest. Les pèrdues de commutació depenen del nombre de vegades en què es produeixen commutacions, de la tensió que bloqueja l’interruptor i del corrent que condueix. La reducció de la tensió a bloquejar és possible utilitzant tècniques multinivell. En aquestes arquitectures treballem amb més d’una font d’energia d’entrada, i l’acció dels interruptors, connecta aquestes fonts a la carrega i als elements d’enmagatzemament d’energia de la forma més convenient per obtenir les prestacions desitjades, i d’acord amb una llei de control.


10

Una altra a avantatge de les tècniques multinivell és que, pel que fa a la forma d’ona de la sortida, hi ha una reducció de la quantitat d’harmònics, i per tant es pot reduir el filtre de sortida.

Figura 1. Tensió del pont en funció de la tensió de sortida

Hi ha varies estructures que poden funcionar com a ondulador multinivell. Us en presentem aquí algunes i la quantitat d’interruptors i de components per nivell necessària per implementar-les:

2 NIVELLS 3 NIVELLS 4 NIVELLS 5 NIVELLS TOPOLOGIA INT/NIV COM/INV INT/NIV COM/INV INT/NIV COM/INV INT/NIV COM/INV

Conventional or 2-Level Half Bridge 1 1 - - - - - - Neutral Point Clamped Half Bridge (3-Level) 2 3 1.33 2 - - - - 4-Level Normal Diode Clamped Half Bridge 3 5 - - 1.5 2.5 - - 4-Level ExtraD Diode Clamped Half Bridge 3 6 - - 1.5 3 - - 4-Level Normal Capacitor Clamped Half Bridge 3 4 - - 1.5 2 - - 4-Level ExtraC Capacitor Clamped Half Bridge 3 4.5 - - 1.5 2.25 - - 4-Level Half Bridge from 2-Level Generating Cells 6 7.5 - - 3 3.75 - - 5-Level Normal Diode Clamped Half Bridge 4 7 2.66 4.66 2 3.5 1.6 2.8 5-Level ExtraD Diode Clamped Half Bridge 4 10 2.66 6.66 2 5 1.6 4 5-Level Normal Capacitor Clamped Half Bridge 4 5.5 4 3.66 2 2.75 1.6 2.2 5-Level ExtraC Capacitor Clamped Half Bridge 4 7 2.66 4.66 2 3.5 1.6 4 5-Level Half Bridge from 2-Level Generating Cells 10 13 6.66 8.66 5 6.5 4 5.2 Full Bridge using Neutral Point Clamped Branches 2 2 1.33 1.33 - - - - Two Conventional Full Bridge Cascaded 4 4 2.66 2.66 2 2 1.6 1.6 Full Bridge using Neutral Point Clamped Branches 4 6 2.66 4 2 3 1.6 2.4 Asymmetric Full Bridge Multilevel Inverter 3 4 2 2.66 1.5 2 1.2 1.6

Taula 1. Convertidors multinivell. Nombre d’interruptors i components per nivell.


11

Les estructures més interessants, per al cas de 5 nivells son les que es veure a les figures de la 2 a la 7:

Figura 2

P2 Cell Multilevel Inverter

Figura 3

Flying Capacitor Multilevel Inverter

Figura 4

Diode-Clamped Multilevel Inverter

Figura 5

Diode-Clamped Multilevel Inverter

Figura 6

Cascaded Multilevel Inverter

Figura 7

Assymetric Full-Bridge Multilevel Inverter L’arquitectura més interessant és la Assymetric Full-Bridge Multilevel inverter, doncs és la que utilitza menys interruptors. Això implicarà menys pèrdues de conducció i reducció de costos. Si el comparem amb els altres, trobem que el “Cascaded” necessita 2 interruptors més, però no li fan falta els diodes. Així, necessita més interruptors però el mateix nombre de components. El semipont de tipus “Diode Clamped” requereix 8 interruptors i 6 diodes i 4 bateries per funcionar. Aquest increment en el nombre de dispositius no és desitjable. Un cas semblant és el de les topologies de “Flying Capacitor” on canviem els diodes per condensadors. L’arquitectura formada per “P2 Cell” necessita més interruptors i condensadors, i per tant, no té interès pràctic, encara que sí científic, doncs totes les anteriors (excepte la “Cascaded”) se’n deriven.


12

1.3. Descripció de la solució adoptada

1.3.1. Introducció Es pretén desenvolupar un ondulador multinivell en pont complet amb el que puguem treballar fins i tot amb 5 nivells diferents. Si observem les alternatives anteriors, comprovem que la millor solució és la topologia del Assymetric Full-Bridge Multilevel Inverter. Aquesta utilitza menys components que les altres arquitectures existents. Això haurà de fer que sigui més econòmic i amb menys pèrdues.

Caldrà un filtre d’entrada per atenuar els harmònics de corrent que es produiran com a conseqüència de la modulació sinusoïdal de la sortida de l’ondulador, i que provocarien l’arrissament de la tensió d’entrada i un possible mal funcionament de les fonts emprades per provar l’ondulador. Addicionalment, el filtre també reduirà els harmònics fruit de la commutació. Així les fonts només hauran de subministrar un corrent continu positiu un arrissament reduit (100Hz, 200Hz, ...).

Utilitzarem el control en mode lliscament. Pretenem controlar el corrent de sortida de l’ondulador i lligar-lo a una referència sinusoïdal. A tal efecte, la superfície considerarà el corrent de l’inductor i la derivada de la tensió del condensador de sortida.

Una CPLD (Complex Programmable Logic Device) envia als drivers dels interruptors els senyals necessaris per a que s’activin o desactivin. Una CPLD és un dispositiu amb el qual, i per programa, podem crear circuits lògics diferents. El funcionament de l’ondulador a 2, 3, 4 o 5 nivells s’aconsegueix canviant el programa (circuit equivalent) de la CPLD.

El circuit lògic implementat a la CPLD, prenent en consideració les sortides dels comparadors amb histèresi i d’altres senyals auxiliars, calcula l’estat de cada interruptor. Les senyals auxiliars són: l’interruptor de marxa-parada, Els detectors de sobrecorrent positiu i negatiu, el detector de pas per zero de la referència sinusoïdal, etc.).

Els drivers que aïllaran els senyals d’activació dels mateixos de les tensions del pont i donaran la potència necessària per la càrrega de les portes.

Tots els circuits auxiliars estaran alimentats per unes fonts construïdes per a aquesta finalitat. Seran una de ±15V regulada, una de 5V regulada i una de 12V sense regulació. La font de ±15V s’encarregarà d’alimentar el sensat i els comparadors, la de 5V alimentarà la CPLD i els drivers, i la de 12V als ventiladors d’extracció d’aire calent.

Figura 8. Diagrama de blocs del sistema


13

1.3.2. Filtre d’entrada

1.3.2.1. Introducció

Per una banda l’ondulador és vist des de les fonts VDC1 i VDC2 com una carrega que produeix corrents pulsants a alta freqüència. A més, es pot produir retorn de corrent cap a les fonts. Això produeix un major desgast de les bateries. Per eliminar aquest efecte utilitzarem un filtre entre les fonts de continua i el pont ondulador que redueixi el pas d’harmònics d’alta freqüència.

El filtre escollit té una estructura de filtre passa baixes passiu en π. Com que la component harmònica principal és de 100Hz, afegirem un filtre adicional de banda eliminada sintonitzada en aquesta freqüència. D’aquesta manera el corrent que han de subministrar les bateries és continu amb un lleuger arrissament de 100Hz i en menor mesura de les components harmòniques següents. Els diodes D9 i D10 són una mesura de seguretat suplementària per evitar el retorn de corrent a les bateries.

Aquesta configuració la repetirem per les dos bateries de manera simètrica com podem observar a la figura:

.

.

.

C1A22uF

C5B10mF

L3540uH

L1280uH

R10R05

C5A22uF

D947CTQ020

1

32

C1B10mF

L4280uH

R20R05

D1047CTQ020

1

32

V1

50V

V2

50VC644mF

C34.7mF

L2540uH

C44.7mF

C244mF

Figura 9. Esquema del filtre d’entrada

1.3.2.2. Resposta

Aquesta estructura de filtre té una funció de transferència ( ) ( )( )si

sisH

o

i= de la forma:

211921631341157

21215

100222.3s104192.1s107354.4s109378.7s10015.1s1012.8

100222.3s102386.8)s(H

⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅

⋅+⋅⋅= (1)

Aquesta funció equival a un filtre passa-baixes amb una sobreatenuació de la banda de 100Hz provocada per les rames L2 i C3, i L3 i C4.


14

1.3.3. Etapa de potència


L’etapa de potència estarà basada en el Asymmetric Full-Bridge Multilevel Inverter de 5 nivells.

1.3.3.2. Topologies

L’arquitectura Asymmetric Full-Bridge Multilevel Inverter té sis topologies equivalents a cinc nivells de tensió de sortida. Està format per dos ramals, un de quatre interruptors i dos diodes, i un amb dos interruptors. El ramal de dos interruptors discriminarà entre tensions positives i negatives a la sortida del pont. Aquests interruptors són els que pateixen més degut a què bloquegen la suma de les tensions de les bateries. El ramal de quatre interruptors escollirà si agafem energia d’una sola bateria, de els dues o de cap. En el cas que utilitzem només una bateria només conduirà l’interruptor Q2 o Q3 i el seu associat depenent del sentit del corrent en la sortida del pont. Podem configurar els interruptors per obtenir les següents tensions de sortida:

Figura 10. Topologia A: Vout = +E

Figura 11. Topologia B: Vout = +k·E

Figura 12. Topologia C: Vout = 0

Figura 13. Topologia D: Vout = 0


15

Figura 14. Topologia E: Vout = -(1-k)·E

Figura 15. Topologia F: Vout = -E

La topologia A dóna a la sortida una tensió igual a +E. Aquesta s’activarà posant a ON els interruptors Q1, Q2 i Q6 mantenint la resta en OFF. La topologia B dóna a la sortida una tensió igual a +k·E. Aquesta s’activarà posant a ON els interruptors Q2, Q3 i Q6 mantenint la resta en OFF. La topologia C dóna a la sortida una tensió igual a 0, o free-wheeling. Aquesta s’activarà posant a ON els interruptors Q3, Q4 i Q6 mantenint la resta en OFF. La topologia D dóna a la sortida una tensió igual a 0, o free-wheeling. Aquesta s’activarà posant a ON els interruptors Q1, Q2 i Q5 mantenint la resta en OFF. La topologia E dóna a la sortida una tensió igual a –(1-k)·E. Aquesta s’activarà posant a ON els interruptors Q2, Q3 i Q5 mantenint la resta en OFF. La topologia F dóna a la sortida una tensió igual a -E. Aquesta s’activarà posant a ON els interruptors Q3, Q4 i Q5 mantenint la resta en OFF.

1.3.3.3. Interruptors

Els interruptors que s’utilitzaran seran de tipus MOSFET de potència. En concret farem servir els STW45NM50. Poden assolir una tensió màxima entre drenador i sortidor de 500V. Això els farà fiables davant els pics de tensió generats per les commutacions. Recordem que no fem servir snuber de protecció per millorar el rendiment. El màxim corrent que permeten és de 45A, de manera que podem arribar còmodament als 1000W. A més tenen una resistència de conducció RDS(ON) baixa. Aquesta, com a màxim, pot arribar a 0.1Ω.

1.3.3.4. Diodes

Els diodes els fem servir per dues funcions diferenciades: per connectar el punt mig de les bateries al pont i en paral·lel amb l’interruptor per que condueixi en el cas de que els interruptors passin a OFF i hi hagi corrent inercial al pont.


16

Els diodes D7 i D8 connecten el pont amb el punt mig del filtre d’entrada. Aquests han de ser poder conduir 33A i bloquejar la tensió de la bateria de major valor. Aquest valor pot ser el màxim doncs les bateries poden tenir qualsevol valor que sumi més de 100V. Per això han de poder suportar més de 120V. Els diodes D1, D2, D3, D4, D5 i D6 estan en paral·lel amb els interruptors del pont. Responen a la necessitat de que si el pont queda obert, per que hi ha una commutació i els interruptors que han de canviar tarden més a tancar que a obrir, o simplement per una parada brusca del control, el corrent inercial, degut a la component inductiva del filtre de sortida, tingui un camí per circular i no produeixi sobrepics de tensió que danyarien els interruptors. Per aquesta raó la principal virtut que han de tenir ha de ser la rapidesa. Com més ràpid comencin a conduir en el moment en que son requerits, menor serà el sobrepic a suportar. Han de ser capaços de bloquejar com a mínim la tensió del pont i suportar pics de corrent durant curts períodes de temps.

1.3.3.5. Dissipador

El dissipador de l’etapa de potència ha de poder expulsar el calor generat pels MOSFET del pont i els diodes que tenen en paral·lel. Com que aquest diodes només condueixen en el cas de què quedi el pont obert mentre està passant corrent, no produeixen pèrdues destacables. Escollirem un dissipador d’alumini negre extruit i anoditzat de 0.41ºC/W. Aquest dissipador a la vegada servirà de base per a l’etapa de potència.

1.3.4. Driver


Per a l’activació dels transistors de la placa de potència és necessari un circuit de excitació que apliqui una tensió entre porta i sortidor. El circuit encarregat de l’engegada de l’interruptor és el driver.

Per a governar els interruptors es generen sis senyals de porta diferents, totes elles referides a una massa comú. Aquestes senyals han de passar a estar referides a la tensió de sortidor de cada interruptor.Per poder fer això el circuit driver ha de tenir la capacitat d’aïllar elèctricament les senyals lògiques d’activació generades pel control dels dispositius interruptors. Així, com que tenim sis transistors, seran necessaris sis drivers amb alimentació independent i flotant.

1.3.4.2. Alimentació

El driver necessita ser alimentat amb una tensió referenciada al sortidor del transistor. Com que aquestes tensions de referència són diferents a cada driver hem de tenir una font d’alimentació aïllada per cada un. Per la seva senzillesa i estabilitat, es muntarà una font lineal regulada. S’alimentarà amb un bobinat auxiliar en el transformador que ens donarà l’aïllament de les altres alimentacions. El bobinat ens subministrarà una tensió alterna que rectificarem mitjançant un pont de diodes (D11). La tensió rectificada és filtrada per un condensador electrolític (C20) de


17

470 Fµ . Aquesta alimentació en contínua és regulada pel regulador lineal µA7815C (U5) que s’encarrega de ficar-la a 15VDC. A la sortida de la font d’alimentació hi posarem dos condensadors: un electrolític de 10µF i un de pel·lícula de poliester de 1µF.

1.3.4.3. Optoacoplador

La senyal d’activació de l’interruptor arriba al driver des del control amb una tensió de 5V referenciada a la massa de control. Com que l’activació del transistor l’hem de fer amb una de 15V referida al sortidor hem d’aïllar els dos circuits. Ho farem amb un optoacoplador 14OL6010. Aquest ens aporta l’aïllament necessari, és ràpid i senzill, doncs al ser compatible amb CMOS no requereix cap circuit auxiliar. Només hi posarem els condensadors C23 i C24 de 3.3µF 50V ceràmics multicapa per millorar l’alimentació.

QN*

0

Vs

Vs+15V

GND

+5VDCQN

U774OL6010

Vccin

IN

Vccout

GNDin

OUT

GNDout

C233.3uF

C24

3.3uF

Figura 16. Optoacoplador

1.3.4.4. Ajust del” blanking”

Els instants en què activem, desactivem els interruptors en un dels punts més crítics del sistema. Això és degut a què en una commutació entre dues topologies hi ha, com a mínim, un interruptor que s’obre i un altre que es tanca. Si l’interruptor passa a ON abans de que l’altre passi a OFF es produeix un curtcircuit en la rama del pont afectada. Aquest redueix el rendiment i podria arribar a trencar els dispositius. En el cas contrari, si en un instant tenim el circuit tallat doncs estan els dos a OFF, el corrent que passa per la rama activada no es pot tallar de cop degut a la presència del filtre de sortida. Això provoca un sobrepic en els interruptors, que pot perjudicar la seva fiabilitat, fins que s’activen els diodes i comencen a conduir. En aquest instant s’activa la topologia de tensió més alta contrària al corrent (A o F) per conducció dels diodes. Aquests dos efectes fan que s’hagi de buscar un compromís a l’hora d’activar i desactivar els interruptors. Per això, hem d’ajustar el retard a l’activació dels MOSFET mitjançant el dispositiu CPLD de la placa de control que farà arribar les senyals correctes als drivers. Si aquest tractament no es pogués fer a la CPLD per falta de recursos, disposem en el driver d’un circuit que faria aquesta funció.


18

QN*QN'

Vs+15

Vs

C251uF

R1820k

13

2

U8

AD817/AD

3

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

S2

SW

Figura 17. Ajust del blanking

Consisteix en un amplificador operacional ràpid que compararà la tensió de sortida de l’optoacoplador amb una referència. Com que la sortida de l’optoacoplador té inherent un Slew-rate (pujada no vertical), en comparar aquest senyal amb una tensió baixa es crea un retard petit a l’activació i un retard gran a la desactivació (apropem els llindars d’activació). Pel contrari si ho comparem amb una tensió alta, el retard a l’activació serà gran i el de la desactivació curt (separem els llindars d’activació).

Figura 18. Obtenció de retard comparant la sortida del optoacoplador

Aquest circuit només l’utilitzarem si no podem fer servir la CPLD per aquesta funció doncs l’ajust no és tan fi, ni tan estable com en aquesta.

1.3.4.5. Etapa de sortida

Una vegada tenim la senyal d’activació de l’interruptor i l’alimentació adequada, hem de poder fer arribar aquesta senyal amb la potència necessària a la sortida. Amb aquesta finalitat posarem 6 buffer inclosos en el component CD4050 (V6) que activaran un driver format per 2 transistors bipolars ZTX690 i ZTX790 connectats a mode de buffer. La sortida ha de ser capaç de donar pics de corrent de fins a 2A per poder carregar la porta del MOSFET. Per alleugerir l’alimentació hi posarem un condensador de desacoplament de 3.3 µF ceràmics multicapa amb un de 100 µF.


19

Per protegir el driver i la porta del transistor hem d'assegurar que les tensions estan en un rang de ±20V. Per aquesta raó, posarem el diode Zener de 16V (P13) i els diodes ràpids 1N4148 (D12 i D14). La resistència R15 de 10Ω limitarà la velocitat d’activació de l’interruptor. Així amb una resistència molt gran el pas de OFF a ON (i al revés)seria molt lent. En canvi, si és més petita seria més ràpid. És interessant que la velocitat sigui alta, però si R15 és massa petita, el circuit RLC, paràsit d’activació de porta, pot estar poc esmorteït i aparèixer inestabilitat en forma de sobrepics i ringing.

1.3.5. Etapa de sortida


Al la sortida del pont tenim una tensió pulsatòria generada per els canvis de topologia . Per injectar corrent la hem d’acondicionar amb un filtre que reduirà l’arrissament i fixarà el pendent màxim del corrent. Aleshores amb el corrent degudament filtrat la injectarem a un transformador que n’elevarà la tensió de 55V a 220V.

0

2S4S

J1

T155VRMS

C1880uF

T255VRMS

L5160uH

S1

1243

L6160uH

R50.01R

R101R

Figura 19. Esquema de l’etapa de sortida

1.3.5.2. Filtre de sortida

Per reduir l’arrissament de corrent i fixar el pendent màxim del corrent utilitzarem un filtre passiu passa baixes de segon ordre. Aquest està format per dues bobines i un condensador, tot i que les bobines és podrien simplificar a una, en posem dues per obtenir un circuit simètric. El comportament en funció dels valors de L i de C serà: el arrissament serà menor com més gran sigui el condensador i igualment, el pendent del corrent serà més baix com major sigui la bobina.


20

1.3.5.3. Transformador de sortida

El transformador de sortida elevarà la tensió de sortida del filtre per poder-la acoplar amb la de la xarxa. Ens interessaria poder augmentar la tensió de la xarxa 4 vegades, es a dir, passar de 55V a 220V. Així la tensió de pic seria de 77.78V i tindríem 22.22V de marge respecte la tensió del pont per contrarestar les pèrdues i poder garantir el lliscament en el corrent de la bobina.

1.3.6. Sensat

1.3.6.1. Descripció

En aquesta secció s’observa les dades de la planta tot comparant-les amb les que l’usuari vol que hi hagi per trobar l’error i tractar-lo amb els comparadors.

Ic

IL/100

Iref

IL/5

Ic/5 Ic*/5

Io*/5 GIo

Error GError

20

0.2

Gp

Ge Figura 20. Diagrama de blocs de la generació de l’error

Seguint el diagrama de blocs anterior, primer s’acondicionarà els senyals dels corrents de bobina i de condensador per que tinguin un nivell que permeti el funcionament correcte dels amplificadors d’instrumentació. Aquesta ha d’estar entre ±10V amb un marge de seguretat gran. Com que preveiem tenir corrents de pic d’uns 30A, si ho dividim entre 5 obtindrem unes senyals de ±6V. Aquest valor ens dona un bon marge de precisió garantint que no saturarem els amplificadors. Una vegada tenim les dades escalades, filtrarem passa-baixes el corrent del condensador per obtenir només la component de 50Hz i així restar-la del corrent de bobina obtenint un senyal que podríem interpretar com el corrent de sortida amb l’arriçament. Això és

equivalent a mesurar ( )dt

dvCktik C

2L1 ⋅+⋅ .

Per variar l’amplitud del corrent sinusoïdal desitjat a la sortida, en comptes de variar l’amplitud de la referència, variem el guany Gp.


21

Dacord amb el diagrama de blocs, l’error de corrent no s’envia directament als comparadors amb histeresi. El guany Ge permet ajustar l’ample de l’error, i al mateix temps, la freqüència de commutació mitja.

1.3.6.2. Implementació pràctica

Per implementar les diferencies i les lectures en alta impedancia en el filtre de sortida, s’usarà amplificadors d’instrumentació INA111, els quals son suficientment ràpids i tenen un rang de guanys i tensions d’alimentació adecuats per al sistema. Es filtraran amb filtres passius de primer ordre iL i iREF per reduïr el soroll d’alta freqüencia radiat o conuit que pugui captar. Els filtres per iL tindran les freqüències de tall a 1MHz i 10MHz per evitar distorsionar la forma del senyal a observar. En canvi el de iREF, com que és un senyal de 50Hz, és pot reduïr la freqüencia de tall a 10kHz sense modificar l’original. Per ajustar el filtre que ha de obviar l’arrissament de iC sense modifica la component de 50Hz, hem d’adoptar un compromís. Si la freqüencia de tall és massa elevada, no s’eliminarà l’arrissament i això provocarà l’augment innecessari de l’arrissament de corrent a la bobina, i per tant de les pèrdues. Si la freqüencia de tall escorrida és massa baixa, la sortida quedarà desfassada perdent-se l’objectiu principal de la seva acció.

1.3.7. Etapa de control


L’etapa de control integra els comparadors amb histèresis que implementaran el control en mode lliscament, la CPLD que dirà quins i quan interruptors s’han d’activar en l’etapa de potència, i els seus circuits auxiliars.

1.3.7.2. Llei de control

Utilitzarem el control en mode lliscament. Aquest és un control especialment adequat pels sistemes d’estructura variable. Normalment aquests sistemes consisteixen en la commutació entre dos o més sistemes lineals on cadascun d’aquests sistemes lineals funciona una part del temps. Quan només es treballa amb dos sistemes lineals, la descripció bilineal proporciona una equació diferencial única que descriu el sistema per tot el temps. En el nostre cas, l’ondulador pot treballa en 2, 3, 4 i 5 nivells i per tant tindríem un sistema format per 2, 3, 4 o 5 sistemes lineals. Quan l’ondulador treballa amb 2 nivells la descripció bilineal s’ajusta exactament al sistema.


22

Figura 21. Finestres histèresi a 5 nivells

Com es pot veure a la figura anterior el funcionament de l’ondulador a 5 nivells no és res més que el funcionament seqüencial de 4 convertidors reductors. Per tant l’anàlisi d’aquest convertidor el remetrem a l’anàlisi de 4 convertidors reductors perfectament descrits cadascun d’ells per la formulació bilineal. En general, el funcionament d’un ondulador d’N nivells el descriurem amb N-1 sistemes bilineals. Un examen visual del circuit permet veure que l’acció dels interruptors únicament canvia la tensió d’entrada que veu un filtre LC de segon ordre. Si considerem la descripció bilineal de cadascun dels N-1 convertidors reductors que formarien un ondulador de N nivells, els podem concloure que les matrius d’estat: A1ON, A1OFF, (matrius A del primer convertidor), A2ON, A2OFF (matrius A del segon convertidor), ... i AN-1ON, AN-1OFF (matrius A del convertidor N-1), són iguals Les matrius B1ON, B2ON, ..., BjON, ... , BN-1ON son de la

forma

⋅

=

CR

vL

V

BZ

jON

JON i les matrius B1OFF, B2OFF, ..., BjOFF, ... , BN-1OFF son de la forma

⋅

=

CR

vL

V

BZ

jOFF

JON . Totes elles son formalement iguals i nomès varien els valors numèrics

VjON i VjOFF que depenen del TiBuck a que es refereixen (observar la taula 2). Per tant no cal considerar N-1 anàlisis diferents, sinó que es pot fer un sol anàlisis genèric d’un convertidor reductor TiBuck (Convertidor reductor amb 2 nivells de tensió d’entrada), adaptant simplement les tensions d’alimentació, que és l’únic que diferencia cadascun dels convertidors o TiBuck entre si. Observeu la taula següent on es mostren les tensions ON i OFF de tots els TiBuck per tots els casos analitzats: N=2, N=3, N=4 i N=5.


23

N V Tensions aplicades al filtre VON +E

N=2 VOFF -E VON +E 0

N=3 VOFF 0 -E VON +E k·E (1-k)·E

N=4 VOFF k·E (1-k)·E -E VON +E k·E 0 (1-k)·E

N=5 VOFF k·E 0 (1-k)·E -E

Taula 2. Tensions aplicades al filtre en funció del nombre de nivells

Com que el que es pretén és la connexió a la xarxa elèctrica. Això implica l’injecció d’un corrent proporcional i en fase a la tensió de xarxa. Així, aparentment hauríem de usar la superfície:

S(X) = iZ – IREF = 0 (2) Això no és possible, doncs iZ no és una variable d’estat. Aleshores hem de buscar la manera d’obtenir un resultat equivalent utilitzant les variables d’estat de sistema.

iZ = iL - iC (3)

dt

dvCi C

C = (4)

( ) 0Idt

dvCiXS REF

CL =−−= (5)

En el cas de l’ondulador autònom, la superfície anterior, donat que implica injecció de corrent, només funcionaria si la carrega fos lineal. De tota manera en un ondulador autònom el que és pretén és que es comporti com una font ideal de tensió sinusoïdal. En aquest cas seria més aconsellable la superfície següent:

( ) ( ) ( )0

dt

vVdkvVkXS CREF2CREF1 =

−+−= (6)

La superfície de lliscament escollida existeix i és abastable. Una vegada el sistema arribi a la superfície, lliscarà al seu voltant mentre no surti del domini de lliscament:

1VV

VV0

OFFON

OFFC <−

−< (7)

Si les tensions entre les que commutem no son adequades, respecte la tensió del condensador (sortim del domini de lliscament) ens allunyarem de la superfície i deixarem de lliscar. Aleshores hem de canviar les tensions per treballar en les més indicades.


24

Si considerem les condicions reals i deixem enrera les simplificacions obtenim que les superfícies de lliscament seran :

)tcos(CRI)tsin(I)t(i 00REF0REFL ωω⋅⋅⋅+ω= (8)

si volem injectar el corrent )tsin(I)t(i 0REFz ω= a una càrrega resistiva, i:

)tcos()gR1(vC)tsin(vg)t(i 00z0zL ωω+⋅+ω⋅= (9)

si volem injectar el corrent )tsin(vg)t(i 0zz ω⋅= a la xarxa elèctrica.

1.3.7.3. Comparadors

A l’etapa del sensat crearem la senyal de la superfície, que la restarem de la referència per obtenir l’error. Aquest error degudament amplificat és tracta en els comparadors amb histèresi que son els que generaran el lliscament. Disposarem de 5 comparadors que escollirem depenent del nombre de nivells que fem servir. Així per 2 nivells en farem servir un (CMP3), per 3 en necessitem 2 (CMP2 i CMP4), per 4 nivells utilitzarem 3 comparadors (CMP2, CMP3 i CMP4) i per 5 nivells fan falta 4 comparadors (CMP1, CMP2, CMP4, CMP5). Els comparadors diferenciarem desplaçant la seva finestra histèresi respecte l’error.

Figura 22. Comparadors amb histèresi

Aquest desplaçament fa que en funció de l’error les sortides dels comparadors es puguin representar com:

Figura 23. Finestres histèresi dels comparadors


25

D’aquesta manera el un comparador no passarà a ON si el comparador d’ordre inferior no ho està també. El pas a OFF, de la mateixa manera no es pot produir si el comparador d’ordre superior no està a OFF també. Quan el control està treballant i s’ha assolit la superfície de lliscament, l’error és manté tancat en el cercle d’un comparador amb histèresi. Quan sortim del domini de lliscament, per que les tensions entre les que commutem ja no son adequades per generar el corrent desitjat, l’error augmenta (o disminueix) fins que queda atrapat en el cicle del següent comparador. D’aquesta manera la indicació que hem de canviar les topologies en commutació és que l’error a superat el llindar del cicle histèresi i ha arribat al següent. Si ajustem els comparadors com ho hem descrit en la figura 23, en estar les finestres dels comparadors separades, apareix una distorsió d’encreuament molt important quan el control perd el lliscament. A més quan seguim els comparadors no centrats en el zero apareix un error en estat estacionari dependent de la separació del centre del cicle histèresi amb l’origen.

Per millorar això, en l’ajust que aplicarem, el cicle histèresi el farem més gran i les separacions més petites. Fent el cicle més ample guanyem precisió en el control. Per no baixar molt la freqüència de commutació també haurem de augmentar el guany de l’error. Aleshores reduint la separació de centres, en pujar el guany també te un efecte semblant, reduïm la distorsió d’encreuament i l’error en estat estacionari.

El circuit implementat és:

Vi

Vo

i2

i1

0

0

+15V

-15V

R

Rb

Ra

3

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

R

Figura 24. Comparador amb histèresis

que s’ha ajustat per tenir un ample histèresi de 22V.

1.3.7.4. Detector pas per zero

Ens interessa tenir arrancades suaus per evitar sobrepics, i parades en punts de baixa energia, ja que si parem de cop, l’energia remanent a les inductàncies del sistema continuaria circulant pels diodes paral·lels als transistors. Per a minimitzar aquest efecte crearem un detector de pas per zero que indicarà a la CPLD quan pot passar de marxa a parada i viceversa.

Proposem el següent esquema de detector pas per zero, el qual es posarà a ON quan la referència de corrent estigui per sota de 0.15V.:


26

0

-15V

+5V

0

0

0

0

+15V

+15V

0

+15V

-15V0

IrefGND

Ppz

D31D1N4148

R621k

U21BMC1458

5

6

84

7

+

-

V+

V-

OUT

D29D1N4148

C59

4.8uF

U21AMC1458

3

2

84

1

+

-

V+

V-

OUT

C61

4.8uF

C60

4.8uF

R6410k

R6710k

R60100k

D30D1N4148

R611k

Figura 25. Esquema Detector Pas per zero

1.3.7.5. Alarma per sobrecorrent

Per a evitar els efectes de possibles curtcircuits a la sortida implementarem un detector de sobrecorrent basat en un sensor d’efecte Hall. Hem escollit aquest tipus de sensor perquè aïlla el circuit de control del de potència i no produeix pèrdues. El sensor escollit és un LEM LA55-P que permet un rang de corrent de ± 50Α. La sortida del sensor és un corrent proporcional al de lectura. Per convertir-lo en tensió hem aplicat una resistencia de 200Ω i hem llegit la tensió en alta impedancia. Aquesta lectura la comparem amb dues tensions continues que seran les referencies de sobrecorrent, una pels sobrecorrents positius u una altra pels negatius. Si superem aquests llindars, els comparadors passaran de OFF a ON comunicant a la CPLD la incidència.

0

0

+15V

+15V

0

+5V

00

+15V

0

0

-15V

-15V

+5V

-15V

-15V

0+15V

0

0

0

IMAX1

IMAX2

R3810k

13

2

C42

4.7uF

C40

4.8uFR37200

C37

4.8uF

R39

1k

D21D1N4148

C434.8uF

C32

4.8uF

R2910k

13

2D18D1N4148

R28

1k

C47

4.8uF

C384.8uF

C41

4.7uFC46

4.8uF

U13AD817

3

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

U16AD817

3

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

D22D1N4148

C33

4.8uFD17D1N4148

M - +

LEM

SENSOR D'EFECTE HALLLA 55-P

Figura 26. Esquema alarma per sobrecorrent


27

1.3.7.6. CPLD

Amb els senyals que surten dels comparadors amb histeresi dels detectors de sobrecorrent, del detector de pas per zero i del polsador de marxa-parada, triarem quins interruptors i quan s’han d’activar. Aquest tractament el farem mitjançant un dispositiu lògic programable CPLD. Utilitzarem la Lattice ispLSI 1016E que ens dóna un nombre suficient d’entrades i de memòria per a executar el programa de control que necessita el sistema. El programa que executarà la CPLD, indicarà quins interruptors han d’estar a ON i quins a OFF en funció del control d’alarmes i de l’interruptor de marxa-parada, i crearà uns retards a la connexió per minimitzar l’efecte del blanking. Aquests retards no s’aplicaran quan en una commutació l’interruptor no hagi de canviar de nivell. Hem creat diversos programes que reproduïm a l’annex 1 amb les següents característiques:

1) El primer permet ajustar online el nombre de nivells entre els que commutem mantenint el retard a la connexió fixa.

2) En el segon, les commutacions són a dos nivells i podem modificar online el retard a la connexió.

3) En el tercer, les commutacions són a tres nivells i podem modificar online el retard a la connexió.

4) En el quart, les commutacions són a quatre nivells i podem modificar online el

retard a la connexió.

5) En l’últim, les commutacions són a cinc nivells i podem modificar online el retard a la connexió.

El primer que realitza el programa de control serà declarar les variables que s’utilitzaran, assignar els pins, declarar els conjunts de variables que siguin necessaris i associar a rellotge les variables dels diagrames d’estat. Tot seguit hi haurà les equacions combinacionals. En primer lloc, assignarem a la variable sobrecorrent la solució de la OR exclusiva de les dues entrades de corrent màxima. Això ho fem perquè les entrades de sobrecorrent no poden estar mai les dues en ON, ja que el sobrecorrent nomès pot ser positiu o negatiu i activar un sol comparador. Per això només donarem com entrada vàlida en sobrecorrent quan arriba una sola. Un altra equació que implementem treurà a la sortida un tren de polsos depenent de la freqüència del sistema, és a dir, a cada commutació la sortida canvia de valor (passa de ON a OFF, o de OFF a ON). Això ens servirà per avaluar les freqüències en les que estem commutant. Després tenim les condicions d’activació dels interruptors. Aquests depenen de no tenir alarma, de què el convertidor estigui en marxa, de què no estigui activat l’interruptor antagònic, de la topologia activada o de que la pretopologia actual i topologia anterior.


28

Aquesta ultima condició farà que els interruptors que no han de canviar entre commutacions, es mantinguin fixes i no es produeixin commutacions innecessaries. La resta del programa inclourà els següents diagrames d’estat:

- En el diagrama d’estat de nivells podem canviar el nombre de nivells entre els que

commutem només quan el sistema estigui en standby (Veure diagrama 2). - El diagrama d’estat d’alarma (diagrama 1) controlarà l’estat d’alarma del sistema.

Partim de la situació de no alarma ens quedarem en ella mentre no tinguem sobrecorrent (I MAX). Si tenim sobrecorrent passem a l’estat d’alarma del que no sortirem si no ho resetegem, no tenint sobrecorrent i estant en standby (Veure diagrama 2).

Diagrama 1. Diagrama de fluxe d’estat d’alarma

- El diagrama d’estat de retard a la connexió manté a l’espera els interruptors que han de passar de OFF a ON durant un temps programat. Depenent del programa aquest temps pot ser fixa o depenent de les entrades auxiliars.


29

- El diagrama d’estat de marxa (diagrama 2) controlarà l’arranc i la parada de les

commutacions tot forçant els canvis en els punts de mínima energia o pas per zero. Partim de la situació standby de la que sortirem quan el polsador de marxa passi a ON. Aleshores restarem en espera per arrancar fins que estant el polsador de marxa a ON el sistema passi per zero. En aquest cas, el sistema es posarà en marxa, és a dir, els interruptors començaran a commutar. Quedarem en marxa mentre el polsador de marxa no passi a OFF. En aquest cas passarem a espera per parada. En aquest punt, si tenint el polsador de marxa a OFF, els sistema passa per zero, el sistema es pararà, deixant de commutar els interruptors i passat a situació standby.

Diagrama 2. Diagrama de fluxe d’estat de marxa


30

Diagrama 3. Diagrama de fluxe de selecció de topologia

- El diagrama d’estat de topologia (diagrama 3) seleccionarà la topologia a activar. Tindrem en compte que utilitzarem dos estats topologia i pretopologia. En l’estat pretopologia només s’activaran els interruptors comuns de la topologia anterior i actual.

Partint d’una Pretopologia qualsevol (X, Y, Z,...), si no tenim alarma (veure diagrama1) i estem en marxa (veure diagrama 2) amb les commutacions activades, ens preguntarem de quina topologia complim les condicions d’activació. En els cas contrari, que si tenim alarma passarem a estat d’alarma mentre es mantingui la condició. Una vegada sense alarma passarem a standby on romandrem si no hem de tornar a alarma o a marxa. Si arranquem ens preguntarem de quina topologia tenim condicions. Una vegada ens pregunten per quina topologia tenim condicions si no és en la que estem en pretopologia anirem a la pretopologia corresponent i si ho és mirarem si hem complert amb el retard de l’activació (veure diagrama d’estat de retard a la connexió) i en cas afirmatiu passarem a la mateixa topologia. En cas negatiu, ens mantindrem en l’estat de pretopologia fins que el retard hagi complert.


31

- El diagrama d’estats de topologia prèvia recorda quina topologia és la última en la què hem estat. Això és útil per mantenir activats els interruptors que no han de canviar entre dues topologies.

1.3.8. Fonts d’alimentació


Els subcircuits de control estan alimentats per una part per dues fonts d’alimentació regulades. Una de ±15V i una de 5V. Per una altra part, tenim una font no regulada de 12V.

1.3.8.2. Font d’alimentació de ±15V regulada

La font regulada de ±15V és utilitzada atès que necessitem una font d’alimentació simètrica amb tensió menor a 18V, tensió màxima d’alimentació dels amplificadors d’instrumentació INA111 i amplificadors operacionals AD817 però elevada per obtenir un bon grau de precisió. S’alimenta de dos bobinats auxiliars del transformador. Les tensions alternes que generen aquests bobinats són rectificades per els corresponents ponts rectificadors. A la sortida de cada ponts disposem d’un condensador electrolític de 4.7mF per reduir l’arrissament de la forma d’ona de la tensió. Tot seguit tenim connectats dos reguladors lineals, un positiu i l’altre negatiu que fixaran la tensió de sortida a ±15V. La font regulada de ±15V alimenta als amplificadors d’instrumentació de l’etapa del sensat, als amplificadors amb histèresis, el detector de pas per zero i al detector de sobrecorrent.

1.3.8.3. Font d’alimentació de 5V regulada

La font regulada de 5V s’alimenta d’un bobinat auxiliar del transformador. Un pont rectificador converteix aquesta tensió alterna d’alimentació en contínua amb l’ajut d0un condensador electrolític de 4.7mF. Cal tenir en compte que un regulador lineal uA7805 fixa la tensió de sortida a 5V. Aquesta font alimenta la CPLD, els subcircuits d’acondicionament de senyal per les entrades de la CPLD, els circuits auxiliars de la CPLD, els buffer de sortida del control i els optoacopladors del driver. En aquests circuits utilitzarem 5V perquè és la tensió habitual d’aquests tipus de dispositius lògics programables.

1.3.8.4. Font d’alimentació de 12V

La font de 12V alimenta l’equip de ventilació i circulació d’aire forçosa. És una font formada per un pont rectificador i un condensador electrolític de 4.7mF. Com que la càrrega són dos petits motors de 12V no és necessari cap tipus de regulació.


32

1.4. Prescripcions tècniques

El muntatge, els seus components, els elements amb els que ho connectarem i el lloc on s’instal·larà han de seguir les següents normatives: CEI 60097:91 Sistemes de retícula per circuits impresos CEI 60130-9:89+A1:93 Connectors per freqüències fins a 3 MHz CEI 60249 Materials base per circuits impresos CEI 60297-4:95 Estructures mecàniques per equips electrònics CEI 60352-2:90 Connexions sense soldadura

CEI 60603 Connectors per freqüències inferiors a 3 MHz per a ús amb targetes impreses

CEI 60917 Ordre modular per al desenvolupament d’estructures mecàniques per les infrastructures electròniques

CEI 61076 Connectors de qualitat assegurada per ús en aplicacions analògiques digitals d’alta velocitat de transmissió

CEI 61249 Materials per estructures d’interconnexió

CEI 61797-1:96 Transformadors i inductàncies per la utilització en equips electrònics i de telecomunicació

CEI 62326 Targetes impreses CEI 61000 Compatibilitat electromagnètica (CEM)

CISPR 14-2:97 Compatibilitat electromagnètica. Requisits per aparells electrodomèstics, eines elèctriques i aparells anàlegs

CEI 60371 Especificació per als materials aïllants a base de mica

CEI 60626 Especificacions per materials flexibles composats per aïllament elèctric

CEI 60672 Materials aïllants elèctrics. Materials de ceràmica i classificació CEI 60674 Especificacions per les pel·lícules plàstica per usos elèctrics CEI 60904 Dispositius fotovoltaics

CEI 61173:92 Protecció contra les sobretensions dels sistemes fotovoltaics (FV) productors d’energia

CEI 61194:92 Paràmetres característics dels sistemes fotovoltaics (FV) autònoms

CEI 61215:93 Mòduls fotovoltaics (FV) de silici cristal·lí per aplicació terrestre. Qualificació del disseny i aprovació de tipus.

CEI 61727:95 Sistemes fotovoltaics (FV). Característiques de la interfaç de connexió a la red elèctrica.

Taula 3. Normatives a seguir


33

1.5. Posada en marxa i funcionament

Una vegada muntat el convertidor, aquest s’ha d’ajustar per al seu correcte funcionament. Quan ja hem comprovat que el muntatge és correcte, alimentarem el control i comprovarem les tensions de les fonts d’alimentació. Si son correctes, ajustarem el desplaçament de les portadores prestant atenció a que les dels comparadors del límit (CMP1 i CMP5) estiguin més allunyades de l’origen que les altres. També ajustarem el nivell de corrent al que detectarem sobrecorrent mitjançant els potenciòmetres R29 i R38. Aleshores ja podem instal·lar el programa pel connector de programació. Per programar la CPLD hem de canviar de posició un pont que hi ha al costat de l’encapsulat i torna-lo a la posició inicial una vegada acabat el trasllat del programa. Una vegada fet tot això ja podem engegar normalment. L’engegada habitual el farem connectant primer l’alimentació del control. Aleshores amb la commutació parada, connectarem les bateries d’alimentació. Una vegada ens hem assegurat de que tenim tensió suficient, podem tancar l’interruptor que talla l’alimentació del transformador. Aquesta acció farà que en el cas de injecció a la xarxa elèctrica tinguem ja tensió al filtre de sortida. Aquesta ha de ser sempre menor que la suma de les tensions de les bateries. Una vegada seguits aquests passos, ja podem arrancar les commutacions amb l’interruptor de marxa-parada. Una vegada en marxa podrem ajustar la potencia injectada amb el potenciòmetre R7 i la freqüència de commutació amb el R8. Per parar l’equip seguirem el procés invers a l’arranc. Primer posarem l’interruptor de marxa-parada a OFF per parar la commutació. Seguidament tallarem la sortida amb l’interruptor de sortida i tot seguit desconnectar les bateries. Finalment traurem l’alimentació al control


34

1.6.Pressupost Capítol Resum Import C. 1 FILTRE D’ENTRADA 165.24 C. 2 ETAPA DE POTENCIA 156.34 C. 3 DRIVER 99.88 C. 4 ETAPA DE SORTIDA 188.04 C. 5 ETAPA DE CONTROL 169.34 C. 6 FONTS D’ALIMENTACIÓ 54.34 C. 7 CONNEXIONS 86.44 C. 8 MUNTATGE 184.93 C. 9 MA D’OBRA 11750.00 TOTAL EXECUCIÓ MATERIAL 12854.55 13 % Depeses Generals 1671.09 6% Benefici Industrial 771.27 TOTAL Despeses Generals i Benefici Industrial 15296.91 16% IVA 2447.50

TOTAL PRESSUPOST CONTRATA 17744.42

El pressupost total d’aquest projecte puja la quantitat de 17744.42 €. DISSET MIL SET-CENTS QUARANTA-QUATRE EURO I QUARANTA-DOS CENTIMS.

Josep Maria Bosque Moncusí Enginyer tècnic industrial

Tarragona, a 27 de Setembre de 2005

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Memòria de càlcul

35

2. MEMÒRIA DE CÀLCUL


36

2. MEMÒRIA DE CÀLCUL 2.1. Filtre d’entrada 2.1.1. Introducció

El pont ondulador és vist des de les fonts VDC1 i VDC2 una carrega que produeix corrents pulsatòries a alta freqüència. A més, depenent de les topologies que commutem, pot produir retorn de corrent cap al les fonts. Això produeix un major desgast de les bateries. Per eliminar aquest efecte utilitzarem un filtre entre les fonts de continua i el pont ondulador que limiti la conducció d’harmònics. El filtre escollit té una estructura de filtre passa baixes passiu en π. Com que la component harmònica principal és de 100Hz, afegirem una rama de banda eliminada sintonitzada a aquesta freqüència. D’aquesta manera el corrent que han de subministrar les bateries és continua amb un lleuger arrissament de 100Hz i en menor mesura les components harmòniques següents.

.

.

.

C1A 22uF

C1B 10mF

Ln 540uH

Lp 280uH

R 0R05

C1A 22uF

D 47CTQ020

1

3 2

C1B 10mF

Lp 280uH

R 0R05

D 47CTQ020

1

3 2

V1 50V

V2 50V

C2 44mF

Cn 4.7mF

Ln 540uH

Cn 4.7mF

C2 44mF

Figura 27. Esquema del filtre d’entrada

Les resistències R1 i R2 simulen la el cable amb que connectem les bateries sigui llarg i tingui una resistència no despreciable. Si pannells que alimenten l’ondulador estan connectats amb un cable de 6mm2 de secció a uns 10m, la resistència del cable serà:

S

lR ρ= (10)


37

On ρ és la resistivitat del coure a 20ºC, l és la longitud en metres i S és la secció del cable en mm2. Substituint:

Ω≈Ω== 05.0057.0mm6

m200172.0R

2 (11)

2.1.2. Resposta

Si analitzem el circuit trobarem la següent funció de transferència:

( )( ) ( ) ( ) 1RsCn2C1CCnsLpLns2C1RLpCCn2RLnCCn1RLpCCn1RLnCCns1LpLnCCns2C1RLpLnC

1sLnsH

2345

2

+++++++++++

+⋅=

(12) Si substituïm els valors, queda:

211921631341157

21215

100222.3s104192.1s107354.4s109378.7s10015.1s1012.8

100222.3s102386.8)s(H

⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅

⋅+⋅⋅=

(13) Si ho representem mitjançant diagrama de Bode:

Frequency

10Hz 30Hz 100Hz 300Hz 1.0KHz 3.0KHz 10KHzP(V(LAPLACE1:OUT))

-270d

-180d

-90d

0dDB(V(LAPLACE1:OUT))

-100

-50

-0

SEL>>

Figura 28. Diagrama de Bode del filtre d’entrada

Les bobines les construirem utilitzaran nuclis Magnetics 77438-A7. Segons el software de càlcul subministrat per Magnetics aquests nuclis poden suportar les condicions de carrega exigides.


38

Els conductors que crearan les bobines seran construïdes amb fil de coure aïllat soldable de diàmetre 0.3 per limitar l’efecte pel·licular. El nombre de conductors necessaris seran en el cas de la bobina Lp:

fils29fils288.28

filmm0707.0

mmA6

A12

S

in

2

2fil1

L ≈=⋅

=⋅δ

= (14)

I en el cas de la bobina Ln:

fils4fils35.3

filmm0707.0

mmA6

A42.1

S

in

2

2fil1

L ≈=⋅

=⋅δ

= (15)

2.2. Etapa de potència

2.2.1. Condicions generals

El pont ondulador ha de ser capaç de generar 1kW. Ho faria injectant 18,182ARMS al transformador on hi troba una tensió de 55VRMS. Això significa que els valors de pic valdran 77.78V i 25.7A.

2.2.2. Interruptor

L’interruptor ha de suportar un corrent d’uns 26A i una tensió drenador-sortidor d’uns 120V o més. I ha de poder suportar els pics de corrent i/o tensió generats en les commutacions. A part, ha de tenir una resistència en conducció el més baixa possible per reduir les pèrdues de conducció i una commutació ràpida per reduir les pèrdues de commutació. Hem escollit el MOSFET STW45NM50. Aquest pot assolir una tensió màxima entre drenador i sortidor de 500V. Això el farà fiable davant els pics de tensió generats per les commutacions. Recordem que no fem servir snuber de protecció per millorar el rendiment. El màxim corrent permès és de 45A, de manera que podem arribar còmodament als 1000W. La resistència de conducció RDS(ON) és baixa. Com a màxim pot arribar a 0.1Ω. Això provocarà que la màxima potencia perduda per conducció sigui a cada interruptor:

W06.33A182.181.0iRP 22

CON =⋅Ω=⋅= (16)


39

2.2.3. Diode El diode el fem servir per dues funcions diferenciades: per connectar el punt mig de les bateries al pont i en paral·lel amb l’interruptor per que condueixi en el cas de que els interruptors passin a OFF i hi hagi corrent inercial al pont. Els diodes D7 i D8 connecten el pont amb el punt mig del filtre d’entrada. Aquests han de ser poder conduir 26A i bloquejar la tensió de la bateria de major valor. Aquest valor pot ser el màxim doncs les bateries poden tenir qualsevol valor que sumi més de 100V. Per això han de poder suportar més de 120V . Els diodes D1, D2, D3, D4, D5 i D6 estan en paral·lel amb els interruptors del pont. Responen a la necessitat de que si el pont queda obert, per que hi ha una commutació i els interruptors que han de canviar tarden més a tancar que a obrir o simplement per una parada brusca del control, el corrent inercial, degut a la component inductiva del filtre de sortida, tingui un camí per circular i no produeixi sobrepics de tensió que danyarien els interruptors. Per aquesta raó la principal virtut que han de tenir ha de ser la rapidesa. Com més ràpid comencin a conduir en el moment en que son requerits, menor serà el sobrepic a suportar. Han de ser capaços de bloquejar com a mínim la tensió del pont i suportar pics de corrent durant curts períodes de temps. Davant d’aquestes especificacions hem escollit el diode doble BYW99W-200 amb encapsulat TO247, especialment indicat per aquest tipus d’aplicacions. Aquest és un diode de recuperació ultraràpida que pot bloquejar 200V i conduir corrents de fins a 70A.

2.2.4. Dissipador El dissipador de l’etapa de potència ha de poder expulsar el calor generat pels MOSFET del pont i els diodes que tenen en paral·lel. Com que aquest diodes només condueixen en el cas de què quedi el pont obert mentre està passant corrent, no produeixen pèrdues destacables pel càlcul del rendiment i la generació de calor. Així si només tenim en compte els interruptors poden dividir les pèrdues generades en les de conducció i les de commutació. Quan l’interruptor condueix, produeix una caiguda de tensió degut a la seva R DS(ON). La potència perduda mitjana serà:

W06.33A182.181.0iRP 22

CON =⋅Ω=⋅= (17)

Si tenim en compte que sempre tenim 3 interruptors en ON i 3 en OFF, podem concloure que les pèrdues per conducció en els MOSFET seran:


40

PCONT= 3 W17.99W06.333PCON =⋅=⋅ (18)

Les pèrdues per commutació depenen de la freqüència de treball i de l’energia que es perd en cada commutació. Al mateix temps, l’energia perduda depèn del temps que dura, de la tensió que bloquejava l’interruptor en OFF i del corrent que passa en ON.

Figura 29. Esquema de la commutació d’un MOSFET

Si afirmem que el comportament de la commutació és de la figura 29, aproximant el pendent de la tensió i del corrent a una recta de la mateixa derivada i que el pendent de pujada és igual al de baixada, podem dir que la potència mitjana perduda en les commutacions és de:

fstIVP ONOFFCOMM ⋅∆⋅⋅= (19)

La tensió VOFF canvia segons l’interruptor. Observem que els interruptors Q1 i Q3 bloquegen la tensió de la bateria VDC1 ( )( )Ek1− , els interruptors Q2 i Q4 la tensió de la bateria VDC2 (k·E9 i els Q5 i Q6 la tensió de les dues bateries (E). Els punts on canvia de topologia en commutació, que determinaran α i β, els podem aproximar al punt en què VIN no és suficient per continuar lliscant.

=α −

OUT

IN1

V

Vsin (20)

on

VOUT= 255 (21)


41

Figura 30. Angles de on és canvia de TiBuck

Si les bateries d’entrada tenen, per exemple, k·E=60V i (1-k)·E=50V i aleshores els angles de canvi de topologia seran:

Nº NIVELLS TOPOLOGIES αααα (rad) ββββ (rad) 0 π

2 A-F π 2π

3 A-D 0 π 3 C-F π 2π 4 A-B 0.28π 0.72π

0.72π 1.22π 4 B-E

1.77π 0.28π 4 E-F 1.22π 1.77π 5 A-B 0.28π 0.72π

0.72π π 5 B-C

0 0.28π π 1.22π

5 D-E 1.77π 0

5 E-F 1.22π 1.77π Taula 4. Angles de canvi de topologies en commutació

La freqüència del sistema és variable, per això l’aproximarem a un valor mig de fs=20kHz Si el temps que estem en commutació (∆t) és de 100ns, ION = Ipicsin(t) = 25.7sin(t) La potència de commutació perduda en cada zona serà:

[ ]β

α

β

α−⋅⋅∆⋅=⋅⋅⋅∆⋅= ∫ tcosVItfstdtsinVItfsP OFFpicOFFpicCOMZ (22)


42

Si ho apliquem obtindrem: Nº NIVELLS MOSFET VOFF (V) α (rad) β (rad) P tram (W) P (W)

2 1 50 0 3,14159 5,14 10,28 2 2 60 0 3,14159 6,168 12,336 2 3 50 0 3,14159 5,14 10,28 2 4 60 0 3,14159 6,168 12,336 2 5 110 0 3,14159 11,308 22,616 2 6 110 0 3,14159 11,308 22,616

TOTAL 90,464 Taula 5. Pèrdues per commutació a dos nivells

En el cas de dos nivells, a cada commutació intervenen tots els interruptors. Per això tots tenen un elevat nivell de pèrdues. Podem observar com els interruptors que més tensió bloquegen son els que més potencia dissipen. Així el Q5 i Q6 tenen aproximadament el doble de pèrdues que els altres.

Nº NIVELLS MOSFET VOFF (V) α (rad) β (rad) P tram (W) P (W) 3 1 50 0 3,14159 despreciable despreciable

3 2 60 0 3,14159 despreciable despreciable



3 5 110 0 3,14159 11,30800 11,308

3 6 110 0 3,14159 11,30800 11,308

3 1 50 3,14159 6,28319 despreciable despreciable




3 5 110 3,14159 6,28319 11,30800 11,308

3 6 110 3,14159 6,28319 11,30800 11,308

TOTAL 45,232 Taula 6. Pèrdues per commutació a tres nivells

En el cas de 3 nivells, la commutació principal la fem amb els interruptors Q5 i Q6. Com que aquests bloquegen la tensió més alta, el nivell de pèrdues s’ha reduït a la meitat que en el cas de 2 nivells, però encara és alt. Les commutacions dels interruptors Q1, Q2, Q3 i Q4 és produeixen a una freqüència de 50Hz. Si ho comparem amb la commutació principal, les pèrdues generades són despreciables.

Nº NIVELLS MOSFET VOFF (V) α (rad) β (rad) P tram (W) P (W) 4 1 50 0,87965 2,26195 3,27636 3,27636


4 3 50 0,87965 2,26195 3,27636 3,27636



43

Nº NIVELLS MOSFET VOFF (V) α (rad) β (rad) P tram (W) P (W) 4 5 110 0,87965 2,26195 despreciable despreciable






4 5 110 0 0,87965 2,05000 4,10001

4 6 110 0 0,87965 2,05000 4,10001





4 5 110 3,14159 3,83274 1,29752 2,59504

4 6 110 3,14159 3,83274 1,29752 2,59504


4 2 60 3,83274 5,56062 4,68961 4,68961


4 4 60 3,83274 5,56062 4,68961 4,68961



TOTAL 29,322021 Taula 7. Pèrdues per commutació a quatre nivells

En el cas de 4 nivells a cada tram hi ha un parell de transistors commutant i els altres fixes. Les pèrdues milloren doncs els interruptors que més tensió bloquegen estan menys temps commutant. A més, aquests treballen en els punts on el corrent conduït és més baix.

Nº NIVELLS MOSFET VOFF (V) α (rad) β (rad) P tram (W) P (W) 5 1 50 0,87965 2,26195 3,27636 3,27636


5 3 50 0,87965 2,26195 3,27636 3,27636





5 2 60 0 0,87965 1,11818 2,23637


5 4 60 0 0,87965 1,11818 2,23637



5 1 50 3,14159 3,83274 0,58978 1,17956


44

Nº NIVELLS MOSFET VOFF (V) α (rad) β (rad) P tram (W) P (W) 5 2 60 3,14159 3,83274 despreciable despreciable

5 3 50 3,14159 3,83274 0,58978 1,17956





5 2 60 3,83274 5,56062 4,68961 4,68961


5 4 60 3,83274 5,56062 4,68961 4,68961



TOTAL 22,76379 Taula 8. Pèrdues per commutació a cinc nivells

Quan treballem a 5 nivells les pèrdues són les més baixes. En aquest cas els interruptors Q5 i Q6 que bloquegen tota la tensió del pont commuten a 50Hz, eliminant la seva influencia. Els altres commuten a trams dos a dos. Per calcular el dissipador agafarem el cas menys favorable, el de commutació en 2 nivells:

PCOM = PCOM(N=2) = 90.464W (23)

PCOND = 99.17W (24)

PP = 90.464W+99.17W = 189.634W (25)

El MOSFET té, segons les dades del fabricant una resistència tèrmica entre la unió i l’encapsulat RThj-c de 0.3ºC/W. Entre l’encapsulat i el dissipador hi posarem una tela de resistència RThc-r 0.28ºC/W, que els aïllarà elèctricament. Calcularem el radiador necessari:


45

Tamb

Tj1

Tj2

Tj4

Tj5

Tj6

Trad

Tj3

0.3ºC/W Rthj-c 1 16

Pcon5 16.53W

Pcon3 16.53W

Pcon4 16.53W

Pcon1 16.53W

Pcon6 16.53W

0.3ºC/W Rthj-c 1 16 0.3ºC/W Rthj-c 1 16 0.3ºC/W Rthj-c 1 16



Pcon2 16.53W

Pcom6 22.616W

Pcom5 22.616W

Pcom4 12.336W

Pcom3 10.28W

Pcom2 12.336W

Pcom1 10.28W

0.28ºC/W Rthc-r 1 16






0.41ºC/W Rthr-a

1

16

Figura 31. Circuit tèrmic del MOSFET

Calcularem a quina temperatura arriba el radiador si n’escollim un de 0.41ºC/W

Trad = Tamb + PT ·Rthr-a (26)

Trad = Tamb + (189.634W)·0.41ºC/W (27)

bTrad = Tamb + 77.75ºC (28)

Si Tamb de 25ºC, aleshores:

Trad = 102.75ºC (29)

Aquest valor és un pèl alt però hem de tenir en compte que és el ca pitjor (2 nivells). Si refem els calculs per 5 nivells obtenim 74.7ºC. A part s’instal·laran dos ventiladors que crearàn un fluxe d’aire per les aletes del radiador millorant la convecció i, per tant, baixant la temperatura. Els transistors 5 i 6 són els que pateixen més pèrdues. Calcularem la temperatura de la seva unió per veure quin marge de temperatura ambient tenim:

( ) radrthccthj5COM5COND5j T)RR(PPT ++⋅+=−−

(30)

( ) ( ) amb5j TCº75.77W/Cº28.0W/Cº3.0W616.22W53.16T +++⋅+= (31)

amb5j TCº45.100T += (32)


46

Com que Cº150Tj < (33)

Cº55.49Tamb < (34)

Per altra banda, els diodes que connecten el punt mig de les bateries amb el pont tenen unes pèrdues per conducció no despreciables. Hem de tenir en compte que només es fan servir en els casos de 4 i 5 nivells. En els casos de 2 i 3 nivells no arriben a conduir. Per calcular el dissipador tindrem en compte unes condicions adverses, en les que els diodes condueixen la meitat del temps, es a dir que cada diode condueix la quarta part del corrent.

W77.4A54.4V05.1IVP =⋅=⋅= (35) Tenint en compte aquesta potencia calcularem el dissipador necessari:

( ) Cº150RRRPTT athrrthccthjambj <++⋅+=

−−− (36)

( ) Cº150RW/Cº28.0W/Cº1W77.4Cº25 athr <+++

− (37)

Cº36.117R4.77W a-thr <⋅ (38)

W/Cº6.24R a.thr < (39)

Com que aquest dissipador no és massa eficaç, ens conformarem utilitzant les planxes d’alumini del xassís del muntatge per poder dissipar el calor.

2.3. Driver

2.3.1. Font d’alimentació Pel bon funcionament del driver és imprescindible una font d’alimentació aïllada de 15 VDC. Utilitzarem una com la de l’esquema de la figura 32.

VAC

.

U5

uA7815C1 2

3

IN OUT

GN

D

C2111uF

C20470uF35VDC

- +

D111KAB40E

1

2

3

4

T1

TRANSFORMADOR 220-15

Figura 32. Font d’alimentació del driver


47

L’alimentació de la font es farà amb un bobinat auxiliar que bobinarem al transformador, el qual permetrà obtenir l’aïllament amb els altres drivers i fonts d’alimentació. La tensió alterna que n’obtindrem la rectificarem en un pont de diodes (D11) i filtrarem amb un condensador electrolític (C20) de 470µF. El resultat serà ajustat al valor buscat amb un regulador lineal uA7815 de 15 V (U5) al que hi afegirem un condensador (C21) de 11µF que farà que treballi més còmodament.

La tensió generada necessària per obtenir els 15 VDC regulats a la sortida bé definida per la següent formula:

VAC = VDC + Vd + Vrc + Vdo (40) On: VAC = Tensió alterna necessària (pic a pic) VDC = Tensió continua regulada desitjada Vd = Caiguda de tensió en el pont de diodes Vrc = Arrissament de la tensió filtrada pel condensador Vdo = Caiguda de tensió en el regulador lineal

Així obtenim:

VAC = 15 V + 1.5 V + 1.5 V + 3 V = 21 V = 14.84 Vef (41)

VAC ≅ 15 Vef

2.4. Etapa de sortida

2.4.1. Filtre de sortida

El filtre de sortida és un passa baixes de segon ordre format per una inductància generada per les bobines L5 i L6 de 160µH cada una, que al estar en sèrie equivalen a una de 320µH, i una bateria de 8 condensadors de 10µF que sumen 80µF. En l’estudi hem tingut en compte el efecte del transformador, que augmenta a 4 l’ordre del circuit, de manera que el circuit a analitzar és:

0

C 80uF

Lb1

160uH

Lb2

160uH

Ld

26uH

Rb1

0.02

Rb2

0.03

Z 3.025

Rc 1

Lm 1.455H

Vi 1V

Figura 33. Model del filtre de sortida


48

Si l’analitzem obtenim la funció de transferència:

( )i

o

v

isH =

( )( )

( ) RbZsLmZRbLmLbZLdZRbRcCZs)RcLbLmCRcLdCZRcLbCZRbLdCZLdLm

RbLmCZLbLmRbRcLmC(sRcLbLmRcLdLmLbLdZLbLmZRbLdLmCLbLdLmCZs

LmsRcLmCssH

2

34

2

+++++++++++

+++++++++

+=

(42) Si substituïm els valors, queda:

( )15125s47518.4s000879.0s101531.0s10968448.0

s455.1s0001164.0sH

236412

2

+++⋅+⋅

+=

−− (43)

Frequency

1.0Hz 10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHzIP(R5)

-360d

-270d

-180d

-100dIDB(R5)

-120

-80

-40

-0

SEL>>

Figura 34. Diagrama de Bode del filtre de sortida

Les bobines les construïrem utilitzarn nuclis Magnetics 77438-A7. Segons el software de càlcul subministrat per Magnetics aquests nuclis poden suportar les condicions de carrega exigides. Els conductors que crearan les bobines seran construïdes amb fil de coure aíllat soldable de diàmetre 0.3 per limitar l’efecte pel·licular. El nombre de conductors necessaris seran:

fils43fils84.42

filmm0707.0

mmA6

A18.18

S

in

2

2fil1

L ≈=⋅

=⋅δ

= (44)


49

2.4.2. Transformador de sortida

El transformador de sortida ha de poder reduir la tensió que el filtre veu de la xarxa. Ens interessaria poder reduir la tensió de la xarxa 4 vegades, es a dir, passar de 220V a 55V. Així la tensió de pic seria de 77.78V i tindríem 22.22V de marge respecte la tensió del pont per contrarestar les pèrdues i poder generar pendent per al lliscament en el corrent de la bobina. Escollirem un transformador toroïdal de 1000VA i 55V de tensió de secundari. Hem de tenir en compte que en el transformador és perdran uns 60W a màxima potència.

2.5. Sensat

2.5.1. Sensat del corrent de la bobina

Per començar filtrarem la senyal amb un petit filtre passiu passa-baixes de primer ordre amb freqüència de tall a 10MHz. Aquest eliminarà les interferències de molt alta freqüència produïdes per les commutacions del pont ondulador sense distorsionar la forma de la senyal del corrent de sortida a sensar. L’esquema de filtre serà el següent:

0

Vi1 C8

10n

R3

10

Figura 35. Filtre de la senyal de corrent de bobina

Si analitzem aquest filtre per trobar-ne la funció de transferència:

Cs

1R

Cs

1

ViVo+

= (45)

( )RCs1

1

Vi

VosH

+== (46)

MHz10RC

1o ==ω (47)


50

Si escollim R3 de 10Ω, el condensador C8 ha de ser de 10 nF.

Quan ja tenim la senyal a llegir lliure d’interferències, la sensarem amb un amplificador

d’instrumentació ràpid INA111. Com que volem obtenir 5

IL i a l’entrada de l’amplificador

tenim 100

IL , el guany d’aquest ha de ser de 20. Calcularem la resistència R4 que controla el

guany:

Ω≅Ω=−

Ω=

−

Ω== k7.2k66.2

120

k5.50

1G

k5.50R4R G (48)

El circuit quedarà de la següent manera:

0

0

-15V

0

+15V

0

..

C10

4.8uF

C810n

-

+

U1INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

FR42K7

R310R

C7

4.8uF

Figura 36. Esquema del circuit de lectura del corrent de bobina

2.5.2. Sensat del corrent del condensador

La lectura del corrent del condensador el farem utilitzant una resistència no inductiva de 1Ω. Aquesta resistència ens donarà una tensió igual al corrent de condensador. Aquesta tensió la llegirem amb un amplificador d’instrumentació INA111, el qual ens permetrà aïllar les impedàncies del filtre de sortida amb les del control. Com que només ens fa falta el desfasament que introdueix el condensador pel control del sistema, filtrarem passa-baixes la sortida de l’amplificador. Per aquest fi utilitzarem un filtre passiu de primer ordre amb una freqüència de tall a 22 kHz. Aquest valor ha estat escollit per que es filtri l’arrissament del corrent sense desfasar la component de 50 Hz que


51

necessitem. El circuit del filtre ha de ser capaç d’atenuar la senyal per obtenir 5

I*C . Així ja

tindrem la mateixa proporció que el corrent de bobina. El circuit proposat és el següent:

0

out

V1

1V

RA

RB1

C

RB2

Figura 37. Filtre del senyal de corrent de condensador

Aquest circuit te la funció de transferència següent:

( )Cs

RbRa

RbRa1

RbRa

Rb

sH

+

⋅+

+= (49)

Si tenim en compte que el guany ha de ser 5

1, la freqüència de tall de 22 kHz i que

escollim R9 = Ra = 10 kΩ:

5

1

RBRA

RB=

+ (50)

5

1

RBk10

RB=

+Ω (51)

5RB=10kΩ+RB (52)

4RB=10kΩ (53)

Ω=Ω

= k5.24

k10RB (54)


52

Com que aquest valor no existeix comercialment, escollirem dues resistències en sèrie de 1kΩ i 1.5kΩ. Així quedaran:

R9=10kΩ; R12=1.5kΩ; R13=1kΩ (55)

Ara calcularem el valor del condensador:

C2000

1

CM25

k5.12

CRBRA

RBRA0

⋅=

⋅Ω

Ω=

⋅⋅

+=ω (56)

nF221027.2kHz222000

1

2000

1C 8

0

≅⋅=⋅

=ω

= − (57)

C16=22nF (58)

+15V

0

0

0

-15V

0

GND

Vc

Ic'

R121k5

C1622nF

R910k

C19

4.8uF

C13

4.8uF

R131k

-

+

U4INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

Figura 38. Circuit del senyal del corrent de condensador

2.5.3. Corrent de sortida

Una vegada hem obtingut el corrent de bobina i l’error introduït pel condensador, trobarem l’aproximació al corrent de sortida. Aquesta serà la resta de les senyals anteriors. El primer que farem serà filtrar la senyal del corrent de la bobina. L’esquema de filtre serà el següent:


53

0

Vi1 C11

10n

R6

100

Figura 39. Circuit del filtre de la senyal del corrent de bobina


Cs

1R

Cs

1

ViVo+

= (59)

( )RCs1

1

Vi

VosH

+== (60)

MHz1RC

1o ==ω (61)

Si escollim R6 de 100Ω, el condensador C11 ha de ser de 10 nF. Amb les senyals netes de pertorbacions d’alta freqüència les restarem mitjançant un amplificador d’instrumentació INA111. Aquest tindrà una resistència de guany variable, amb la que regularem la potència injectada a la xarxa. La resistència serà el potenciòmetre multivolta R7 de 500kΩ

1G

k5.50RG

−

Ω= (62)

G= 1.11k500

k5.50=+

Ω

Ω (63)

Amb aquest obtenim un marge de guany entre G=1.1 i G=1000 (Màxim permès pel dispositiu). Aquest marge ens permetrà treballar a baixa potència i poder arribar a 1000W. Per assolir potències majors hauria de ser de valor més gran.


54

0

0

+15V

0

-15V

0

Il

Ic'

Io'

C14

4.8uF

R7500k

C1110n

R6100

-

+

U2INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

C9

4.8uF

Figura 40. Circuit generador del senyal de corrent de sortida

2.5.4. Error

Aquesta etapa hi arriba el corrent de referència i l’aproximació al corrent de sortida. Primer filtrarem la referència. L’esquema de filtre serà el següent:

0

Vi1 C15

10n

R11

1k

Figura 41. Filtre de la senyal de referència


Cs

1R

Cs

1

ViVo+

= (64)

( )RCs1

1

Vi

VosH

+== (65)

kHz10RC

1o ==ω (66)


55

Si escollim R11 de 1kΩ, el condensador C15 ha de ser de 10 nF. Amb les senyals netes de pertorbacions d’alta freqüència les restarem mitjançant un amplificador d’instrumentació INA111. Aquest tindrà una resistència de guany variable, amb la que regularem l’error de corrent injectat, és a dir, controlarem la mitjana de la freqüència de commutació. La resistència serà el potenciòmetre multivolta R8 de 50kΩ

1G

k5.50RG

−

Ω= (67)

G= 01.21k50

k5.50=+

Ω

Ω (68)

Amb aquest obtenim un marge de guany entre G=2.01 i G=1000 (Màxim permès pel dispositiu).

0

0

0

-15V

0

+15V

0

0

Io'

ERROR

IrefGND

GNDR850k

C1510n

-

+

U3INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

C17

4.8uF

1kR11

C12

4.8uF

Figura 42. Gererador de la senyal d’error


56

2.6. Control

2.6.1. Llei de control


Com s’ha explicat a la memòria descriptiva, utilitzarem el control en mode lliscament. Aquest és un control especialment adequat pels sistemes d’estructura variable. Normalment aquests sistemes consisteixen en la commutació entre dos o més sistemes lineals on cadascun d’aquests sistemes lineals funciona una part del temps. Quan només es treballa amb dos sistemes lineals, la descripció bilineal proporciona una equació diferencial única que descriu el sistema per tot el temps. En el nostre cas, l’ondulador pot treballa en 2, 3, 4 i 5 nivells i per tant tindríem un sistema format per 2, 3, 4 o 5 sistemes lineals. Quan l’ondulador treballa amb 2 nivells la descripció bilineal s’ajusta exactament al sistema.

Figura 43. Finestres histèresi a 5 nivells

Com es pot veure a la figura anterior el funcionament de l’ondulador a 5 nivells no és res més que el funcionament seqüencial de 4 convertidors reductors. Per tant l’anàlisi d’aquest convertidor el remetrem a l’anàlisi de 4 convertidors reductors perfectament descrits cadascun d’ells per la formulació bilineal. En general, el funcionament d’un ondulador d’N nivells el descriurem amb N-1 sistemes bilineals. Un examen visual del circuit permet veure que l’acció dels interruptors únicament canvia la tensió d’entrada que veu un filtre LC de segon ordre. Si considerem la descripció bilineal de cadascun dels N-1 convertidors reductors que formarien un ondulador de N nivells, els podem concloure que les matrius d’estat: A1ON, A1OFF, (matrius A del primer


57

convertidor), A2ON, A2OFF (matrius A del segon convertidor), ... i AN-1ON, AN-1OFF (matrius A del convertidor N-1), són iguals Les matrius B1ON, B2ON, ..., BjON, ... , BN-1ON son de la

forma

⋅

=

CR

vL

V

BZ

jON

JON i les matrius B1OFF, B2OFF, ..., BjOFF, ... , BN-1OFF son de la forma

⋅

=

CR

vL

V

BZ

jOFF

JON . Totes elles son formalement iguals i nomès varien els valors numèrics

VjON i VjOFF que depenen del TiBuck a que es refereixen (observar la taula 2). Per tant no cal considerar N-1 anàlisis diferents, sinó que es pot fer un sol anàlisis genèric d’un convertidor reductor TiBuck (Convertidor reductor amb 2 nivells de tensió d’entrada), adaptant simplement les tensions d’alimentació, que és l’únic que diferencia cadascun dels convertidors o TiBuck entre si. Observeu la taula següent on es mostren les tensions ON i OFF de tots els TiBuck per tots els casos analitzats: N=2, N=3, N=4 i N=5.

N V Tensions aplicades al filtre VON +E

N=2 VOFF -E VON +E 0

N=3 VOFF 0 -E VON +E k·E (1-k)·E

N=4 VOFF k·E (1-k)·E -E VON +E k·E 0 (1-k)·E

N=5 VOFF k·E 0 (1-k)·E -E

Taula 9. Tensions aplicades al filtre en funció al nombre de nivells

2.6.1.2. Equacions d’estat del TiBuck

Un convertidor TiBuck és un convertidor reductor Buck en el que el pas de ON a OFF equival a escollir entre dos tensions d’entrada.

Voff

L

RC

Von

Figura 44. Convertidor TiBuck

Si particularitzem el circuit del TiBuck en el seu estat ON i en el seu estat OFF s’obtenen els circuits de la figura següent, on a més s’ha inclòs un generador de tensió Vz amb la intenció de fer un únic anàlisi que sigui vàlid tan quan estem davant d’un ondulador connectat a la xarxa elèctrica, com si es tracta d’un ondulador aïllat o autònom. En aquest darrer cas, R és l’impedància de carrega i Vz és igual a zero. En el cas de connexió a la xarxa elèctrica, R és l’impedància de la xarxa i Vz és la tensió de la mateixa. Al mateix


58

temps, L és la suma de les dues bobines simètriques posades en sèrie en el filtre de sortida i C és el condensador del filtre de sortida.

Von

L

C

R

Vz

R

L

Vz

Voff C

ON OFF

Figura 45. Particularització del convertidor TiBuck

Si escrivim les equacions diferencials que descriuen el circuit:

[ ]CS

o

L vvL

1i −= (69)

−−=

R

vvi

C

1v ZC

L

o

C (70)

En el cas de que estem en ON:

ONON

o

BXAX +⋅= (71)

on:

= o

C

o

Lo

v

iX i

=

C

L

v

iX (72)

substituint:

⋅

+

⋅

−

−

=

CR

vL

V

v

i.

CR

1

C

1L

10

v

i

Z

ON

C

Lo

C

o

L (73)

En el cas de que estem en OFF:

OFFOFF

o

BXAX +⋅= (74)


59

on:

= o

C

o

Lo

v

iX i

=

C

L

v

iX (75)

substituint:

⋅

+

⋅

−

−

=

CR

vL

V

v

i.

CR

1

C

1L

10

v

i

Z

OFF

C

Lo

C

o

L (76)

Aleshores t∀ :

( )u1BXAXuBXAX OFFOFF

o

ONON

o

−⋅

+⋅=+⋅

+⋅= (77)

agrupant:

( ) ( ) ( )( ) uBBXAABXAX OFFONOFFONOFFOFF

o

⋅−+⋅−++⋅= (78)

u)XB()XA(Xo

⋅γ+⋅+δ+⋅= (79)

obtenim la descripció bilineal del sistema on els seus paràmetres son:

A = AOFF =

⋅

−

−

CR

1

C

1L

10

(80)

B = AON – AOFF = 0 (81)

δ = BOFF =

⋅CR

VL

V

Z

OFF

(82)

γ = BON – BOFF =

−

0L

VV OFFON

(83)


60

2.6.1.3. Selecció de la superfície

El que es pretén és la connexió a la xarxa elèctrica. Això implica l’injecció d’un corrent proporcional i en fase a la tensió de xarxa. Així, aparentment hauríem de usar la superfície:

S(X) = iZ – IREF = 0 (84) Això no és possible, doncs iZ no és una variable d’estat. Aleshores hem de buscar la manera d’obtenir un resultat equivalent utilitzant les variables d’estat de sistema.

iZ = iL - iC (85)

dt

dvCi C

C = (86)

( ) 0Idt

dvCiXS REF

CL =−−= (87)

Si tenim en compte que el corrent de referència IREF i la tensió vZ, i per tant vC, tenen una dinàmica molt més lenta que el sistema, podem assumir que:

REFC I

dt

dvCk −−= (88)

On k és la referència que considerarem localment constant. El valor de k el calcularem en l’apartat 2.7.2.9..La superfície a seguir serà:

S(X) = iL – k = 0 (89)

En el cas de l’ondulador autònom, la superfície anterior, donat que implica injecció de corrent, només funcionaria si la carrega fos lineal. De tota manera en un ondulador autònom el que és pretén és que es comporti com una font ideal de tensió sinusoïdal. En aquest cas seria més aconsellable la superfície següent:

( ) ( ) ( )0

dt

vVdkvVkXS CREF2CREF1 =

−+−= (90)

2.6.1.4. Comprovació de la superfície

Per que la superfície escollida sigui adequada ha de complir la condició de transversalitat, que garanteix que existeixi i sigui avastable. Ho complirà si:

0XB,S ≠γ+⋅∇ (91)


61

Si substituïm:

( ) 0L

VV0,

L

VV0,1XB,S OFFONOFFON ≠

−=

−⋅=γ+⋅∇ (92)

Això indica que la superfície escollida existeix i és avastable.

2.6.1.5. Càlcul del control equivalent

El control equivalent el calcularem de la següent manera:

ueq=γ+⋅∇

δ+⋅∇

XB,S

XA,S (93)

Si substituïm obtenim:

ueq=-OFFON

OFFC

OFFON

COFF

VV

VV

L

VVL

V

L

V

−

−=

−

− (94)

Això vol dir que el domini de lliscament serà:

1VV

VV0

OFFON

OFFC <−

−< (95)

2.6.1.6. Definició de la dinàmica ideal

Quan hem assolit la superfície el sistema tindrà la següent dinàmica:

( ) eq

0

u)XB(XAX ⋅γ+⋅+δ+⋅= (96)

S(X)=iL-k=0 (97)

Si substituïm trobarem:

eq

OFFON

c

L

z

OFF

c

L0

c

0

L u0L

VV

v

i

00

00

CR

vL

V

v

i

CR

1

C

1L

10

v

i⋅

−+

⋅

+

⋅

+

⋅

⋅−

−=

(98)


62

Unint-ho en el mateix sistema:

=−

⋅+

⋅−=

−

−⋅

−++−=

0ki

CR

v

CR

v

C

iv

VV

VV

L

VV

L

V

L

Vi

L

zcL0

c

OFFON

OFFCOFFONOFFC0

L

(99)

Com que iL = k, que és aproximadament constant, la seva derivada serà 0. Aleshores podem rescriure el sistema de la següent manera:

⋅+

⋅−=

=

CR

v

CR

v

C

iv

ki

zcL0

c

L

(100)

Si substituïm obtindrem la dinàmica ideal.

R

v

R

vkv zc

0

c +−= (101)

2.6.1.7. Punt d’equilibri

El punt d’equilibri el trobarem on les derivades de les variables d’estat s’igualen a zero.

0i0

L = (102)

0v0

c = (103)

Si substituïm a la dinàmica ideal

0=k-R

v

R

V z*

c + (104)

z*c vkRV +⋅= (105)

trobem el punt d’equilibri a:

( )z* vkR,kX +⋅= (106)


63

2.6.1.8. Verificació de l’estabilitat del punt d’equilibri

Hem de trobar la resposta del sistema si sortim del punt d’equilibri.

evv *CC += (107)

0o*C

o

C evv += (108)

Com que en el punt d’equilibri vC és un punt fix, la seva derivada és 0.

0o

C ev = (109)

Si això ho apliquem a la dinàmica del condensador:

CR

v

CR

v

C

kv zcc

0

⋅+

⋅−= (110)

CR

v

CR

e

CR

v

C

ke z

*C

0

⋅+

⋅−

⋅−= (111)

Com que:

0CR

v

CR

v

C

k z*C =

⋅+

⋅− (112)

Obtenim la següent equació diferencial:

CR

ee0

⋅−= (113)

Si la solucionem obtenim:

e(t)=e(0) CR

t

e ⋅

−

⋅ (114)

Com que l’error tendeix a zero, podem afirmar que el punt d’equilibri és estable.

2.6.1.9. Càlcul del corrent de la bobina quan assoleix la superfície

A partir d’aquí ja no considerem que el corrent de la bobina ja no és constant i calculem quin es el seu valor en funció del temps. Si considerem que connectem a una resistència:

0)t(vz = (115)


64

El corrent que volem injectar serà:

)tsin(I)t(i 0REFz ω= (116)

Segons la equació de tensions de malla:

)t(Ri)t(v zc = (117)

)tsin(RI)t(v 0REFc ω⋅⋅= (118)

Si tenim en compte l’expressió temporal del comportament de condensador obtindrem:

t1

dvC)t(i c

c = (119)

)tcos(CRI)t(i 00REFc ωω⋅⋅⋅= (120)

Aleshores trobarem el corrent de bobina substituint a la següent equació de tensions de malla:

)t(i)t(i)t(i czL += (121)

)tcos(CRI)tsin(I)t(i 00REF0REFL ωω⋅⋅⋅+ω= (122)

El resultat obtingut revela que per injectar el corrent )tsin(I)t(i 0REFz ω= a la xarxa hem de

controlar que el corrent de bobina sigui aquest més el corrent necessari per corregir el desfasament produït pel condensador. Si considerem la connexió a la xarxa:

)tsin(v)t(v 0zz ω= (123)

El corrent que volem injectar serà:

)tsin(vg)t(i 0zz ω⋅= (124)

Segons la equació de tensions de malla:

)t(Riv)t(v zzc += (125)

)tsin(vRg)tsin(v)t(v 0z0zc ω⋅⋅+ω= (126)

v =)t(c ( ) )tsin(Rg1v 0z ω⋅+ (127)

Si tenim en compte l’expressió temporal del comportament de condensador obtindrem:

t1

dvC)t(i c

c = (128)


65

ω⋅+⋅= )Rg1(vC)t(i zc )tcos( 00 ω (129)

Aleshores trobarem el corrent de bobina substituint a la següent equació de tensions de malla:

)t(i)t(i)t(i czL += (130)

)tcos()gR1(vC)tsin(vg)t(i 00z0zL ωω+⋅+ω⋅= (131)

El resultat obtingut revela que per injectar el corrent )tsin(vg)t(i 0zz ω⋅= a la xarxa hem

de controlar que el corrent de bobina sigui aquest més el corrent necessari per corregir el desfasament produït pel condensador.

2.6.1.10. Conclusions

Per injectar corrent a la carrega, controlarem el corrent de la bobina segons les expressions (122) quan injecterm a una carrega resistiva i (131) quan injectem a la xarxa. Si degut a els valors de vC, VON i VOFF sortim del domini de lliscament i aquest es perd. Aleshores hem de canviar els valors de VON i VOFF per entrar en un nou domini i que el sistema torni a lliscar sobre la superfície. Aquest canvi de valors es produirà canviant les topologies entre les que commutem.

2.6.2. Comparador amb histèresi

El comparador amb histèresi el construirem realimentant positivament l’amplificador operacional. Utilitzarem el següent circuit.

Vi

Vo

i2

i1

0

0

+15V

-15V

R

Rb

Ra

3

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

R

Figura 46. Comparador amb histèresi

On:

RbR

Rbvv i

+=− (132)

Si vo=+VCC (133)

i2=RaR

VCC

+ (134)

v+= VCCRaR

R

+ (135)


66

Si v+<v- (136)

RbR

RbvVCC

RaR

Ri

+<

+ (137)

vi>VCCRb

RbR

RaR

R +⋅

+ (138)

vi>VCCRbRRbRa

RbRR 2

⋅+⋅

⋅+ (139)

Si vo=-VCC (140)

i1=RaR

VCC

+ (141)

v+= VCCRaR

R

+

− (142)

Si v+>v- (143)

RbR

RbvV

RaR

RiCC

+>

+

− (144)

vi<-VCCRb

RbR

RaR

R +⋅

+ (145)

vi<-VCCRbRRbRa

RbRR 2

⋅+⋅

⋅+ (146)

Observem que l’ample histèresi és:

RbRRbRa

RbRRV2

2

CC⋅+⋅

⋅+ (147)

Ens interessa un ample histèresi de 11V. Aquest és gran però deixa un bon marge de seguretat. Si VCC és de 15V, R és de 1kΩ i Rb és de 10kΩ, el valor de Ra serà:

( )Rb11

RbR11RbRRV2Ra

2

CC ⋅−⋅+= (148)

( )( )Ω=

Ω⋅

Ω⋅Ω⋅−Ω⋅Ω+Ω⋅= k2

k1011

k10k111k10k1k1V152Ra

2

(149)

Figura 47. Finestra d’histèresis


67

2.7. Fonts d’alimentació

2.7.1. Font d’alimentació de ±±±±15V regulada

0

+15VDC

-15VDC0

220VAC220VAC

- +

D35KBU4D

1

2

3

4C70

1200uF16VDC

U25

LM7915C/TO220

2 3

1

IN OUT

GN

D

C69

1200uF16VDC

- +

D34KBU4D

1

2

3

4

C71

4700uF25VDC

C68

4700uF25VDC

U24LM7815C/TO220

1 3

2

IN OUT

GN

D

T3

TRANSFORMER

T4

TRANSFORMER

Figura 48. Font d’alimentació de ±15V regulada

L’alimentació de la font es farà amb dos bobinats auxiliars que bobinarem al transformador. La tensió alterna que n’obtindrem la rectificarem en els ponts de diodes (D34 i D35) i filtrarem amb els condensadors electrolítics (C68 i C71) de 4.7mF. El resultat serà ajustat al valor buscat amb dos reguladors lineals LM7815 (U24) i LM7915 (U25) de +15 V i –15V respectivament. Afegirem dos condensadors (C69 i C70) de 1.2mF que faran que els reguladors treballin més còmodament.

La tensió generada necessària per obtenir els ±15 VDC regulats a la sortida bé definida per la següent formula:


Així obtenim:

VAC = 15 V + 1.5 V + 1.5 V + 3 V = 21 V = 14.84 Vef (151)

VAC ≅ 15 Vef


68

2.7.2. Font d’alimentació de 5V regulada

0

05VDC

220VAC220VAC

C72

4700uF25VDC

- +

D36KBU4D

1

2

3

4

U26UA7805/TO

1

2

3IN

GN

D

OUT

C73

1200uF16VDC

T5

TRANSFORMER

Figura 49. Font d’alimentació de 5V regulada

L’alimentació de la font es farà amb un bobinat auxiliar que bobinarem al transformador. La tensió alterna que n’obtindrem la rectificarem en un pont de diodes (D36) i filtrarem amb un condensador electrolític (C72) de 4.7mF. El resultat serà ajustat al valor buscat amb un regulador lineal uA7805 (U36) de 5 V al que hi afegirem un condensador electrolític (C73) de 1.2mF que farà que treballi més còmodament.



Així obtenim: VAC = 5 V + 1.5 V + 1.5 V + 3 V = 11 V = 7.78 Vef (153)

2.7.3. Font d’alimentació de 12V

0

0

220VAC220VAC

12VDC

- +

D37KBU4D

1

2

3

4T6

TRANSFORMERC74

4700uF25VDC

Figura 50. Font d’alimentació de 12V


69

L’alimentació de la font es farà amb un bobinat auxiliar que bobinarem al transformador. La tensió alterna que n’obtindrem la rectificarem en un pont de diodes (D37) i filtrarem amb un condensador electrolític (C74) de 4.7mF.


VAC = VDC + Vd (154) On: VAC = Tensió alterna necessària (pic a pic) VDC = Tensió continua desitjada Vd = Caiguda de tensió en el pont de diodes

Així obtenim:

VAC = 12 V + 1.5 V = 13.5 V = 9.54 Vef (155)

2.7.4. Càlcul dels bobinats

Per al muntatge del sistema es requereixen una sèrie de bobinats auxiliars als del transformador de sortida que ens aportaran alimentació per als subcircuits de control o una referència amb igual forma i fase que la tensió de línia. Els bobinats els farem trenant diferents conductors de 0.3mm de diàmetre de coure aïllats amb resina, perquè es bobinen més fàcilment que els cables únics. Els soldarem per les puntes per aconseguir un sol conductor. El nombre de conductors mínim Serà de 3 per tenir un comportament mecànic en la col·locació correcte. La secció del conductor serà:

( ) 222 mm0707.0mm15.0rS =⋅π=⋅π= (156) Si tenim en compte que la densitat de corrent admissible en un conductor de coure és de 600A/cm2, es a dir, 6A/mm2 calcularem el corrent màxim permès en el nostre conductor format per 3 fils de 0.3mm:

( ) A27.1mm

A6mm0707.03SI

22

TMAX =⋅⋅=δ⋅= (157)

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Plànols

70

3. PLÀNOLS


71

3. PLÀNOLS

3.1. Etapa de potència

3.1.1. Esquema

3.1.2. Placa filtre d’entrada VDC1, cara soldadura 3.1.3. Placa filtre d’entrada VDC2, cara soldadura

3.1.4. Placa pont, cara components

3.1.5. Placa pont, cara soldadura

3.2. Driver

3.2.1. Esquema

3.2.2. Placa, cara dels components

3.2.3. Placa, cara soldadura 3.3. Etapa de sensat i filtre de sortida

3.3.1. Esquema


3.3.3. Placa, cara soldadura

3.4. Etapa de control

3.4.1. Esquema


3.4.3. Placa, cara soldadura 3.5. Fonts d’alimentació

3.5.1. Esquema

3.5.2. Placa cara dels components

3.5.3. Placa, cara soldadura


72

3.6. Fotografies

3.6.1. Muntatge exterior 3.6.2. Plaques d’alimentació, control i sensat

3.6.3. Etapa de potència


73

2S4S

C1A22uF

D1047CTQ020

1

32

D947CTQ020

1

32

D1BYW99W-200

1 32

M1STW45NM50

C5A22uF

M2STW45NM50

D2BYW99W-200

1 32

M3STW45NM50

D3BYW99W-200

1 32

V1

50V

D4BYW99W-200

1 32

M4STW45NM50

D5BYW99W-200

132

M5STW45NM50

D7BYW99W-200

1

32

D8BYW99W-200

1

32

V2

50V

M6STW45NM50

D6BYW99W-200

132

R20R05

L3540uH

C5B10mF C6

44mF

L4280uH

C44.7mF

R10R05

C1B10mF

C244mF

L1280uH

L2540uH

C34.7mF

PVDC1+

PVDC1-

PVDC2+

PVDC2-

Vs3Vg3

Vs2Vg2

Vs1Vg1

Vg6Vs6

Vg5Vs5

Vs4Vg4

Dibuixat Josep Ma. Bosque Moncusí Plànol nº 1

Comprovat Hugo Valderrama Blavi Josep Ma. Bosque Moncusí Enginyer tècnic industrial

ONDULADOR MULTINIVELL ASIMÈTRIC DE 1KW AMB

PLATAFORMA DE CONTROL RECONFIGURABLE

ETAPA DE POTÈNCIA ESQUEMA

Setembre 2005


74





ETAPA DE POTÈNCIA PLACA FILTRE D’ENTRADA VDC1

CARA DE SOLDADURA Setembre 2005


75





ETAPA DE POTÈNCIA PLACA FILTRE D’ENTRADA VDC2

CARA DE SOLDADURA Setembre 2005


76





ETAPA DE POTÈNCIA PLACA PONT, CARA DE COMPONENTS

Setembre 2005


77





ETAPA DE POTÈNCIA PLACA PONT, CARA DE SOLDADURA

Setembre 2005


78

U5

uA7815C1 2

3

IN OUT

GN

D

U774OL6010

Vccin

IN

Vccout

GNDin

OUT

GNDout

C251uF

R1820k

13

2

R1710k

R161k

U6A

CD4050B

3 2

ZTX690B

Q1

ZTX790A

Q2

D1316VBZ-085

D12D1N4148

D14D1N4148

R1510R

U6D

CD4050B

9 10

U6B

CD4050B

5 4

U6C

CD4050B

7 6

U6F

CD4050B

14 15

U6E

CD4050B

11 12U8

AD817/AD

3

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

S2

SW

C223.4uF

R14330R

C233.3uF

C24

3.3uF

C2111uF

C20470uF35VDC

- +

D111KAB40E

1

2

3

4

VsNVgN

+5VDCQNGND

VACNBVACNA





DRIVER ESQUEMA

Setembre 2005


79





DRIVER CARA DE COMPONENTS

Setembre 2005


80





DRIVER CARA SOLDADURA

Setembre 2005


81

0

00

0

-15V

+15V

0

0

0

0

+15V

0

-15V

0

0

+15V

0

0

-15V

0

+15V

0

0

0

0

-15V

0

2S

4S

R7500k

R910k

R6100

C1622nF

R121k5

R101R

C1110n

C1880uF

R131k

L5160uH

L6160uH

R50.01R

C12

4.8uF

-

+

U3INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

C17

4.8uF

R42K7

-

+

U2INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

C14

4.8uF

C9

4.8uF

T215VRMS

T115VRMS

C19

4.8uF

-

+

U4INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

C13

4.8uF

J1

R850k

S1

12

43

C1510n1k

R11

C10

4.8uF

-

+

U1INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

R310R

C810n

C7

4.8uF

GND

IrefGND

ERROR

N220VACL220VAC





ETAPA DE SENSAT I FILTRE DE SORTIDA

ESQUEMA Setembre 2005


82





ETAPA DE SENSAT I FILTRE DE SORTIDA.

CARA DELS COMPONENTS Setembre 2005


83





ETAPA DE SENSAT I FILTRE DE SORTIDA. CARA SOLDADURA Setembre 2005


84

0

0

0

0

00

-15V

-15V

+15V+15V

0

0

0

0

-15V

0

0

+15V

0

0

0

-15V

0

0

+15V

0

0

0

-15V

0

0

+15V

0

0

0

-15V

0

0

+15V

0

00

-15V

0

+15V

00

-15V

0

+15V

00

-15V

0

+15V +5V

+5V

+5V

+5V

+5V

0

0

0

0

0

0

+15V

0

+15V

0

-15V

0

0

+15V

-15V

+15V

0

0

+15V

0

0

0

-15V

0

0

0

0

0

0

+15V

+5V

0

0

-15V

0

+5V

0

0

+15V

+5V

+5V

0

0

+15V

+5V

0

0

+15V

0 -15V

0

+5V

+15V

-15V

0

+5V

-15V

+5V

0

0

+5V

0

0

+5V

0

0

C1

C5

C2

C4

C3

D20D1N4148

C39

4.8uF

R351k R36

10k

R262k

C36

4.8uF

C40

4.8uF

R331k

R341K

U14AD8173

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

D16D1N4148

R211K

C59

4.8uF

U16AD817

3

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

U13AD817

3

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

S4

SW DIP-4

1234

8765

R56

10K

C31

4.8uF

C27

4.8uF

D31D1N4148

R501k

R241k

U18AD8173

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

C50

4.8uF

R37200

R39

1k

R28

1k

R421K

C304.8uF

R23

10k

13

2

R402k

R4410k

C51

4.8uF

D24D1N4148

R411k

R431k

Y1

CRYSTAL IQXO

1 2

34

R2910k

13

2

U19AD8173

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

C56

4.8uF

R492k

R571K

C55

4.8uF

R581k

R551k

D28D1N4148

R5910k

C664.8uF

R651k

R70

10k

13

2

R451k

R481k

R471k

R461k

U11FCD4050A

14

15

C32

4.8uF

U11ECD4050A

11

12

U11BCD4050A

54

U11CCD4050A

76

U11DCD4050A

91

0

U11ACD4050A

32

C42

4.7uF

C41

4.7uF

C47

4.8uF

C46

4.8uF

C37

4.8uF

C33

4.8uF

C61

4.8uF

C60

4.8uF

C26

4.8uF

C34

4.8uF

C49

4.8uF

C53

4.8uF

C62

4.8uF

C64

4.8uF

U22AD8173

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

D15D1N4148

D19D1N4148

D23D1N4148

R5210k

13

2

R7110k

C65

4.8uF

R632k

R681K

D27D1N4148

D32D1N4148

D25

QEC113

D26

QEC113

R691k

R661k

D33D1N4148

U12ECD4050A

11

12

U12FCD4050A

14

15

U12DCD4050A

91

0

U12CCD4050A

76

U12ACD4050A

32

D29D1N4148

U12BCD4050A

54

D18D1N4148

D22D1N4148

R3810k

13

2

C524.8uF

R221k

R531k

C28

4.8uF

C574.8uF

-

+

U15INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

C35

4.8uF

C45

4.8uF

R5110k

13

2

R5410k

13

2

-

+

U10INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

R201k

R2710k

13

2

C444.8uF

R311k

R3010k

13

2

S3

R3210k

13

2

U9AD8173

2

74

6

+

-

V+

V-

OUT

R192k

R2510k

D17D1N4148

D21D1N4148

C29

4.8uF

C484.8uF

C58

4.8uF

-

+

U20INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

C54

4.8uF

C434.8uF

C384.8uF

S5

JP1

JUMPER

1 2

U17ISPLSI1016E/LCC

12

1314

1

33

34

36

23

2

15161718192021222526272829303132

37

24

38394041424344

3456789

10

1135

VC

C

ispENSDI/IN0

GN

D

Y2/SCLK

VC

C

MODE/IN2

GN

D

GOE0/IN3

I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O7I/O8I/O9

I/O10I/O11I/O12I/O13I/O14I/O15

I/O16

SDO/IN1

I/O17I/O18I/O19I/O20I/O21I/O22I/O23I/O24I/O25I/O26I/O27I/O28I/O29I/O30I/O31

Y0Y1/RESET

C67

4.8uF

-

+

U23INA111/BB

18

2

3

6

74 5

GS1GS2

-

+

OUT

V+

V-

RE

F

C63

4.8uF

R6710k

R6410k

U21BMC1458

5

6

84

7

+

-

V+

V-

OUTR621k

U21AMC1458

3

2

84

1

+

-

V+

V-

OUT

R60100k

R611k

D30D1N4148

S6

GND

ERROR

AUX_IN_1

Q1

Q6

MODE

AUX_IN_OUT_1

Q2

AUX_IN_OUT_2

AUX_IN_2

SDOSDI

GND

+5V

+5V

GND

Iref

Q3Q4Q5

GND

SCLK

LA 55-P

+

SENSOR D'EFECTE HALL

ACTIVACIÓ D'INTERRUPTORS

LEM

PROGRAMACIÓ DE LA LSI

OSCIL·LADOR 40MHz

-

HABILITACIÓ DE LA PROGRAMACIÓ

M

DETECTOR DE PAS PER ZERO

INDICADORS DEMARXA I ALARMA

INTERRUPTORDE MARXAENTRADA AUXILIAR

DETECCIÓ DE SOBRECORRENT

BUFFER DE SORTIDA CAP ALS DRIVERS

COMPARADORS AMB HISTERESI CPLD





ETAPA DE CONTROL ESQUEMA

Setembre 2005


85





ETAPA DE CONTROL CARA DE COMPONENTS

Setembre 2005


86





ETAPA DE CONTROL CARA DE SOLDADURA

Setembre 2005


87

0

0

0

0

- +

D36KBU4D

1

2

3

4

C72

4700uF25VDC

C71

4700uF25VDC

C68

4700uF25VDC

- +

D37KBU4D

1

2

3

4

- +

D35KBU4D

1

2

3

4

- +

D34KBU4D

1

2

3

4

U26UA7805/TO

1

2

3IN

GN

D

OUT

C74

4700uF25VDC

C73

1200uF16VDC

U24LM7815C/TO220

1 3

2

IN OUT

GN

D

U25

LM7915C/TO220

2 3

1

IN OUT

GN

D

T315VRMS

C70

1200uF16VDC

C69

1200uF16VDC

T59VRMS

T415VRMS

T69VRMS

T815VRMS

T715VRMS

T915VRMS

T1115VRMS

T1015VRMS

T1215VRMS

T134VRMS

+15VDC0-15VDC

5VDC0

12VDC0

0IREF

VAC6BVAC6AVAC5BVAC5AVAC4BVAC4AVAC3BVAC3AVAC2BVAC2AVAC1BVAC1A

N220VACL220VAC





FONTS D’ALIMENTACIÓ ESQUEMA

Setembre 2005


88





FONTS D’ALIMENTACIÓ CARA DE COMPONENTS

Setembre 2005


89





FONTS D’ALIMENTACIÓ CARA DE SOLDADURA

Setembre 2005


90





FOTOGRAFIES MUNTATGE EXTERIOR

Setembre 2005


91





FOTOGRAFIES PLAQUES D’ALIMENTACIÓ,

CONTROL I SENSAT Setembre 2005


92





FOTOGRAFIES ETAPA DE POTÈNCIA

Setembre 2005

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Simulacions

93

4. SIMULACIONS


94

4. SIMULACIONS

4.1. Introducció En aquest capítol revisarem les simulacions del sistema i els resultats que hem obtingut del muntatge.

4.2. Commutació a 2 nivells

4.2.1. Introducció

Per observar el sistema treballant a 1000W i commutació a 2 nivells hem utilitzat el següent model que hem simulat amb PSPICE:

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Q1

Q1

Q6

Q4

Q2

Q3

Q6

Q4

Q5

Q2

Q3

Q5

+15V

CM

P3

Io

Iref

ER

RO

R

4S

Il

Ic

2S

D1

BYW29-200

3 1

V1

15V

D4

BYW29-200

31

R4

0.02

R33

0.02

R260.022

R27

0.022

C10

22n

R2110k

D3

BYW29-200

31

D2

BYW29-200

3 1

M1

IRFP250

M3

IRFP250

M4

IRFP250

M6

IRFP250

R18

0.02C7

4.7m

C5

20u

C8

20u

R29

0.02

R8

0.02R10

10

R20

10

U4A

CD4049A

32

81

R30

10

R51A1

10

R50A1

10

R31

10k

R23

10k

R1210k

R24

10

R9

10k

R13

10k

-+

+-

E1

ENOM

R2510k

-+

+-

E7

ENOM

-+

+

-

E4

ENOM

-+

+-

E5

ENOM

-+

+-

E3

ENOM

-+

+-

E6

ENOM

R730m

R2830m

C11

22m

C1

22m

L7

280u

C4

4.7m

L1

280u

L2540uH

L6540uH

R3

0.05

R11

0.03

R22

0.03

R32

0.05

1k150

+- H2

HNOM0.2

M2

IRFP250

M5

IRFP250

U5

1us1 2

U1

1us

1 2

C6

80uF

35

R16

0.03

R1

1k

R2

1k

L5

160uH

C3

10mF

C9

10mF

1k150

-10

10

Vin255V

Vin155V

U3A

CD4071B

1

23

U2A

CD4081B

1

23

R60.022

R50.022

L326uH

Vout

77.78V50HzPHASE = 0

R17

1

-++ -

E2

ENOMGAIN = 0.033

C222m

R14

0.15L4

160uH

+ -

H1HNOM

GAIN = 0.2

2

C12

22m Figura 51. Model circuital per 1000W i 2 nivells


95

4.2.2. Sortida Podem observar com la forma d’ona del corrent de sortida. Aquesta és perfectament sinusoïdal, tot seguint la referència. L’arrissament de corrent és més important a les zones límit que en els passos per zero per que la freqüència és més baixa i el filtre és menys eficaç.

Time

0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms 55ms 60msI(Vout)

-30A

-20A

-10A

0A

10A

20A

30A

El comportament en freqüència d’aquesta simulació és molt bona. Podem observar com a part de la desitjada component de 50Hz, hi ha molt poca aparició d’harmònics. Observem un pic a 150Hz i desprès podem veure clarament la banda de freqüències de commutació.

Frequency

10KHz 20KHz 30KHz 40KHz 50KHz 60KHz 70KHz 75KHzI(Vout)

0A

20mA

40mA

SEL>>

Frequency

100Hz 200Hz 300Hz 400Hz 500Hz 600Hz 700Hz 750HzI(Vout)

0A

20mA

40mA

Frequency

0Hz 50Hz 100Hz 150Hz 200Hz 250Hz 300Hz 350Hz 400Hz 450Hz 500HzI(Vout)

0A

20A

40A


96

4.2.3. Control

En aquesta gràfica podem observar com en arrancar l’aproximació al corrent de sortida (superfície de lliscament) va fins assolir a la corrent de referència i comença a lliscar .

Time

0s 50us 100us 150us 200us 250usV(IREF) V(Io)

-2.5V

-2.0V

-1.5V

-1.0V

-0.5V

0V

Aquí podem observar l’evolució de les senyals de control. Primer les que generen l’aproximació al corrent de sortida, desprès les que generen l’error i finalment com s’activa el comparador amb histèresi en funció de l’error.

Time

10.000ms 10.005ms 10.010ms 10.015ms 10.020ms 10.025ms 10.030ms 10.035ms 10.040ms 10.045msV(ERROR) V(CMP3)

-10V

0V

10V

V(IREF) V(Io)-400mV

0V

400mV

SEL>>

V(Il) V(Ic)-1.0V

-0.5V

0V


97

4.2.4. Interruptors

Podem observar com canvien els interruptors en cada topologia. En el cas de dos nivells commutem entre les topologies A i F, es a dir, a cada commutació tots canvien.

Time

10.000ms 10.005ms 10.010ms 10.015ms 10.020ms 10.025ms 10.030ms 10.035ms 10.040ms 10.045msV(Q1) V(Q2) V(Q3) V(Q4) V(Q5) V(Q6)

0V

5V

10V

15V

4.2.5. Histèresi En aquesta gràfica podem observar histèresi del comparador quan representem la sortida en funció de l’error.

V(ERROR)

-16V -12V -8V -4V 0V 4V 8V 12VV(CMP3)

-5V

0V

5V

10V

15V


98

4.2.6. Tensió en el pont

En el cas de dos nivells la tensió del pont commuta entre E i –E, observant-se un arrissament de 100Hz degut a les pèrdues per conducció.

time

0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms 55ms 60msV(4S)- V(2S)

-100V

0V

100V

time

31.00ms 31.01ms 31.02ms 31.03ms 31.04ms 31.05ms 31.06ms 31.07ms 31.08ms 31.09ms 31.10msV(4S)- V(2S)

0V

100V

-120VSEL>>


99


4.3.1. Introducció

Per observar el sistema treballant a 1000W i commutació a 3 nivells hem utilitzat el següent model que hem simulat amb PSPICE:

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Q1

Q6

Q4

Q5

Q2

Q3

Q1

Q4

Q2

Q3

Q5

Q6Io

4S

Ic

2S

+15V

ER

RO

R

CMP2

CMP1

Iref

D1

BYW29-200

3 1

D4

BYW29-200

31

R30

100

C15

1n

R2

0.02

R29

0.02

R220.022

R23

0.022

U5A

CD4049A

32

C10

22n

R1710k

D3

BYW29-200

31

D2

BYW29-200

3 1

M1

IRFP250

M3

IRFP250

M4

IRFP250

M6

IRFP250

R15

0.02

10k150

1010k150U2A

CD4071B

1

23

U1A

CD4081B

1

23

-10

U3A

CD4050B

32

U3B

CD4050B

54

U4C

CD4049A

76

81

1k150

1k150

10

-10

U1D

CD4081B

13

1211

U2D

CD4071B

13

1211

C7

4.7m

C5

20u

C8

20u

-2

U4A

CD4049A

32

2

R25

0.02

R6

0.02R8

10

R16

10

R26

10

R51A1

10

R50A1

10

R27

10k

R19

10k

R1010k

R20

10

R7

10k

R11

10k

-+

+-

E1

ENOM

R2110k

-+

+-

E7

ENOM

-+

+

-

E4

ENOM

-+

+-

E5

ENOM

-+

+

-

E3

ENOM

-+

+

-

E6

ENOM

R530m

R2430m

C11

22m

C1

22m

L7

280u

C4

4.7m

L1

280u

L2540uH

L6540uH

U6A

CD4050B

3 2

U7A

CD4050B

3 2

R1

0.05

R9

0.03

R18

0.03

R28

0.05

10k150

U2C

CD4071B

8

910

U2B

CD4071B

5

64

R33

10k

R34

10k

U1C

CD4081B

8

910

U1B

CD4081B

5

64

+- H2

HNOM0.2

M2

IRFP250

M5

IRFP250

C6

80uF

R13

0.03

L5

160uH

C3

10mF

C9

10mF

V1

15V

VIN255V

VIN155V

U4B

CD4049A

54

R40.022

R30.022

3515-15

L326uH

VOUT1

77.78V50HzPHASE = 0

R14

1

-++ -

E2

ENOMGAIN = 0.033

C222m

R12

0.15L4

160uH

+ -

H1HNOM

GAIN = 0.2

2

C12

22m


100

4.3.2. Sortida

Podem observar com la forma d’ona del corrent de sortida. Aquesta és perfectament sinusoïdal, tot seguint la referència. En el pas per zero hi trobem la distorsió d’encreuament deguda al canvi de topologies en commutació.

Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60msI(VOUT1)

-20A

0A

20A

-30A

30A

Aquí podem veure el detall de la distorsió d’encreuament en el pas per zero.

Time

9.0ms 9.2ms 9.4ms 9.6ms 9.8ms 10.0ms 10.2ms 10.4ms 10.6ms 10.8msI(VOUT1)

-4.0A

0A

4.0A

-7.5A

7.5A


101

Si observem la distorsió harmònica del corrent de sortida podem observar com és molt més important que en el cas de 2 nivells. Això és degut a l’aparició de la distorsió d’encreuament i a l’error en estat estacionari produït pel desplaçament de les portadores.

Frequency

5KHz 10KHz 15KHz 20KHz 25KHz 30KHz1KHzI(VOUT1)

0A

20mA

40mA

Frequency

0.1KHz 0.2KHz 0.3KHz 0.4KHz 0.5KHz 0.6KHz 0.7KHz 0.8KHz 0.9KHzI(VOUT1)

0A

50mA

100mA

150mA

Frequency

0Hz 50Hz 100Hz 150Hz 200Hz 250Hz 300Hz 350Hz 400Hz 450Hz 500HzI(VOUT1)

0A

20A

30A

SEL>>

4.3.3. Control Observem la sortida dels comparadors en funció de l’error. Podem veure com l’ample histèresi és de 20V, doncs és l’ample de l’error. També és pot observar el desplaçament de portadora en el desplaçament vertical de l’error.

Time

20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms 55ms 60msV(N375722)

-10V

0V

10V

20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms 55ms 60ms

CMP1 CMP2


102

Observem aquí un detall en el punt de canvi de topologies.

Time

9.0ms 9.2ms 9.4ms 9.6ms 9.8ms 10.0ms 10.2ms 10.4ms 10.6ms 10.8msV(N375722)

-10V

0V

10V

9.0ms 9.2ms 9.4ms 9.6ms 9.8ms 10.0ms 10.2ms 10.4ms 10.6ms 10.8ms

CMP1 CMP2

4.3.4. Interruptors Podem observar que els interruptors 1, 2, 3 i 4 només canvien el seu valor a 50Hz. En canvi el 5 i el 6 estan tota l’estona commutant.

Time


0V

5V

10V

15V


103

4.3.5. Histèresi

En la figura següent observem com la tensió del pont varia en funció de l’error. Veiem com si estem a 100V i l’error disminueix fins a arribar al límit negatiu del comparador 1, passem a 0V. Llavors, l’error tornarà a augmentar fins al límit positiu i passarem a 100V. Si quan estem a 0V, l’error continua disminuint per que estem perdent el lliscament, arribarem a al límit negatiu del comparador 2 i commutarem per tenir –100V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a pujar fins al límit positiu del comparador 2 per tornar a posar la tensió a 0V i tancar el cercle. Tornarem al cercle de 0-100V quan perdem el lliscament i l’error arribi fins al límit positiu del comparador 1.

V(ERROR)

-15V -10V -5V 0V 5V 10V 15VV(4S,2S)

-100V

0V

100V

-150V

150V

4.3.6. Tensió en el pont Observem la tensió del pont en el cas de tres nivells. Aquesta commuta entre +E i 0 i entre 0 i –E.

Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60msV(4S,2S)

-100V

0V

100V

Time

9.0ms 9.2ms 9.4ms 9.6ms 9.8ms 10.0ms 10.2ms 10.4ms 10.6ms 10.8msV(4S,2S)

0V

100V

-150VSEL>>


104


4.4.1. Introducció Per observar el sistema treballant a 1000W i commutació a 4 nivells hem utilitzat el següent model que hem simulat amb PSPICE:

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Q1

Q6

Q4

Q5

Q2

Q3

Q1

Q4

Q2

Q3

Q6

Q5

Io

4S

Ic

2S

+15V

Iref

CMP3

CMP1

ER

RO

R

CMP2

D1

BYW29-200

3 1

D4

BYW29-200

31

R15

100

-10

1k150

1k150

C4

1n

U3B

CD4071B

5

64

10

U1D

CD4050B

9 10

U2B

CD4081B

5

64

R33

0.02

R5

0.02

R27

0.022

R260.022

R2110k

C11

22n

M1

IRFP250D2

BYW29-200

3 1

D3

BYW29-200

31

M6

IRFP250

M4

IRFP250

M3

IRFP250

10k150

R19

0.02

10k150

10

-10

U2A

CD4081B

1

23

U3A

CD4071B

1

23

U1C

CD4050B

76

U1E

CD4050B

1112

U4C

CD4049A

76

81

1k150

1k150

-10

10

U3C

CD4071B

8

910

U2C

CD4081B

8

910

C8

4.7m

-2

C9

20u

C6

20u

R2

10k

2

U4A

CD4049A

32

R50A1

10

R51A1

10

R30

10

R20

10

R11

10

R9

0.02

R29

0.02

R2510k

-+

+-

E1

ENOM

R14

10k

R10

10k

R24

10

R1310k

R23

10k

R31

10k

-+

+

-

E6

ENOM

-+

+

-

E3

ENOM

-+

+

-

E5

ENOM

-+

+-

E4

ENOM

-+

+-

E7

ENOM

R2830m

R830m

C1

22m

C12

22m

L1

280u

C5

4.7m

L7

280u

U1F

CD4050B

14 15

U1B

CD4050B

5 4

L6540uH

L2540uH

U4B

CD4049A

54

R32

0.05

R22

0.03

R12

0.03

R4

0.05

R1

10k

R3

10k

+- H2

HNOM0.2

M2

IRFP250

M5

IRFP250

R17

0.03

C7

80uF

U1A

CD4050B

32

L5

160uH

V1

15V

C10

10mF

C3

10mF

VIN255V

VIN155V

R60.022

R70.022

L326uH

35

15-15

C222m

-++ -

E2

ENOMGAIN = 0.033

R18

1

VOUT1

77.78V50HzPHASE = 0

L4

160uH

R16

0.15

2

+ -

H1HNOM

GAIN = 0.2

C13

22m


105

4.4.2. Sortida

Aquí podem observar el corrent de sortida. En ell apareixen distorsions d’encreuament a 15A i a –15A.

Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60msI(VOUT1)

-40A

-20A

0A

20A

40A

Podem veure un detall de la distorsió d’encreuament:

Time

7.0ms 7.2ms 7.4ms 7.6ms 7.8ms 8.0ms 8.2ms 8.4ms 8.6ms 8.8ms 9.0msI(VOUT1)

8A

12A

16A

20A


106

La distorsió harmònica ha millorat respecte el cas de tres nivells degut a que tenim uns trams sense error en estat estacionari.

Frequency

5KHz 10KHz 15KHz 20KHz 25KHz 30KHz1KHzI(VOUT1)

0A

100mA

SEL>>

Frequency

0.1KHz 0.2KHz 0.3KHz 0.4KHz 0.5KHz 0.6KHz 0.7KHz 0.8KHz 0.9KHz 1.0KHzI(VOUT1)

0A

50mA

100mA

150mA

Frequency

0Hz 50Hz 100Hz 150Hz 200Hz 250Hz 300Hz 350Hz 400Hz 450Hz 500HzI(VOUT1)

0A

10A

20A

30A

4.4.3. Control

Observem la sortida dels comparadors en funció de l’error. Podem veure com l’ample histèresi és de 20V, doncs és l’ample de l’error. També és pot observar el desplaçament de portadora en el desplaçament vertical de l’error.

Time

20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms 55ms 60msV(ERROR)

-10V

0V

10V

V(CMP1) V(CMP2) V(CMP3)0V

5V

10V

15V

SEL>>


107

4.4.4. Interruptors Podem observar com els interruptors commuten a parells depenent del punt de l’ona. Els parells de commutació són el Q1 i Q3, el Q2 i Q4 i el Q5 i Q6.

Time

7.0ms 7.2ms 7.4ms 7.6ms 7.8ms 8.0ms 8.2ms 8.4msV(Q1) V(Q2) V(Q3) V(Q4) V(Q5) V(Q6)

0V

5V

10V

15V

Time

11.0ms 11.2ms 11.4ms 11.6ms 11.8ms 12.0ms 12.2ms 12.4msV(Q1) V(Q2) V(Q3) V(Q4) V(Q5) V(Q6)

0V

5V

10V

15V

SEL>>

4.4.5. Histèresi

En la figura següent observem com la tensió del pont varia en funció de l’error. Veiem com si estem a 100V i l’error disminueix fins a arribar al límit negatiu del comparador 1, passem a 50V. Llavors, l’error tornarà a augmentar fins al límit positiu i passarem a 100V. Si quan estem a 50V, l’error continua disminuint per que estem perdent el lliscament, arribarem a al límit negatiu del comparador 2 i commutarem per tenir –50V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a pujar fins al límit positiu del comparador 2 per tornar a posar la tensió a 50V i tancar el cercle. Si tornem a perdre el lliscament i l’error es fa més negatiu, arribarem a al límit negatiu del comparador 3 commutarem per tenir –100V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a pujar fins al límit positiu del comparador 3 per tornar a posar la tensió a –50V. El recorregut de pujada serà equivalent.

V(ERROR)

-15V -10V -5V 0V 5V 10V 15VV(4S,2S)

-100V

0V

100V

-150V

150V


108


La tensió aplicada al filtre és la de la següent:

Time


-100V

0V

100V

-150V

150V

Podem observar clarament la com la caiguda de tensió deguda a les pèrdues per conducció fa que la tensió tingui uns nivells corbats. Podem veure en el detall de la tensió del pont com la freqüència i el cicle de treball son variables.

Time

16.0ms 16.5ms 17.0ms 17.5ms 18.0ms 18.5ms 19.0msV(4S,2S)

-100V

0V

100V

Time

20.0ms 20.5ms 21.0ms 21.5ms 22.0ms 22.5ms 23.0ms 23.5ms 24.0msV(4S,2S)

0V

100V

-150VSEL>>


109


4.5.1. Introducció Per observar el sistema treballant a 1000W i commutació a 5 nivells hem utilitzat el següent model que hem simulat amb PSPICE:

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Q1

Q6

Q4

Q5

Q2

Q3

Q1

Q4

Q2

Q3

Q5

Q6

Io

4S

Ic

2S

+15V

CMP4

CMP1

ER

RO

R

Iref

CMP2

CMP3

D1

BYW29-200

3 1

D4

BYW29-200

31

10k150

10k150

R16

100

U3B

CD4071B

5

64

U2B

CD4081B

5

64

-10

10

C4

1n

U4B

CD4050B

5 4

U1A

CD4049A

32

2

R2

10k

R34

0.02

R6

0.02

R28

0.022

R270.022

U6A

CD4071B

1

23

-2

U2D

CD4081B

13

1211

-10

10

U1E

CD4049A

1112

R3

10k

10k150

10k150

U4C

CD4050B

7 6

R2210k

C11

22n

M1

IRFP250D2

BYW29-200

3 1

D3

BYW29-200

31

M6

IRFP250

M4

IRFP250

M3

IRFP250

10k150

R20

0.02

10k150

10

-10

U2A

CD4081B

1

23

U3A

CD4071B

1

23U1B

CD4049A

54

81

1k150

1k150

-10

10

U6C

CD4071B

8

910

U5D

CD4081B

13

1211

C8

4.7m

-4

C9

20u

C6

20u

4

U1F

CD4049A

1415

R50A1

10

R51A1

10

R31

10

R21

10

R12

10

R10

0.02

R30

0.02

R2610k

-+

+-

E1

ENOM

R15

10k

R11

10k

R25

10

R1410k

R24

10k

R32

10k

-+

+

-

E6

ENOM

-+

+-

E3

ENOM

-+

+

-

E5

ENOM

-+

+-

E4

ENOM

-+

+

-

E7

ENOM

R2930m

R930m

C1

22m

C12

22m

L1

280u

C5

4.7m

L7

280u

U4D

CD4050B

9 10

U4A

CD4050B

3 2

L6540uH

L2540uH

10k150

R33

0.05

R23

0.03

R13

0.03

R5

0.05

R1

10k

R4

10k

U3D

CD4071B

13

1211

U6B

CD4071B

5

64

U5A

CD4081B

1

23

U5B

CD4081B

5

64

+- H2

HNOM0.2

M2

IRFP250

M5

IRFP250

U5C

CD4081B

8

910

R18

0.03

C7

80uF

L5

160uH

V1

15V

C10

10mF

C3

10mF

VIN255V

U1D

CD4049A

910

VIN155V

U2C

CD4081B

8

910

U3C

CD4071B

8

910

R70.022

R80.022

L326uH

3515-15

C222m

-++ -

E2

ENOMGAIN = 0.033

R19

1

VOUT

77.78V50HzPHASE = 0

U1C

CD4049A

76

L4

160uH

R17

0.15

2

+ -

H1HNOM

GAIN = 0.2

C13

22m


110

4.5.2. Sortida

En la següent gràfica podem veure la forma del corrent de sortida.

Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60msI(Vout)

-20A

0A

20A

-30A

30A

En el detall observem la distorsió d’encreuament deguda a la pèrdua del lliscament quan canviem entre topologies en commutació. Podem observar que la posició d’aquests canvis es fan a 15A, 0 i –15A, punts on també ho trobem a 3 o 4 nivells. Això és degut a que depèn de les tensions de les bateries.

Time

25ms 26ms 27ms 28ms 29ms 30ms 31ms 32ms 33ms 34ms 35msI(Vout)

-20A

0A

20A

-30A

30A


111

Veient la composició freqüèncial del corrent de sortida, podem afirmar que te una distorsió harmònica major que en el cas de 4 nivells, degut a l’error en estat estacionari que tenim en comparar sempre amb l’error desplaçat.

Frequency

5KHz 10KHz 15KHz 20KHz 25KHz 30KHz1KHzI(Vout)

0A

50mA

100mA

Frequency

0.1KHz 0.2KHz 0.3KHz 0.4KHz 0.5KHz 0.6KHz 0.7KHz 0.8KHz 0.9KHz 1.0KHzI(VOUT)

0A

50mA

100mA

150mA

Frequency

0Hz 50Hz 100Hz 150Hz 200Hz 250Hz 300Hz 350Hz 400Hz 450Hz 500HzI(VOUT)

0A

20A

30A

SEL>>

4.5.3. Control Observem la sortida dels comparadors en funció de l’error. Podem veure com l’ample histèresi és de 20V, doncs és l’ample de l’error. També és pot observar el desplaçament vertical de l’error.

Time

20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms 55ms 60msV(ERROR)

-10V

0V

10V

V(CMP1) V(CMP2) V(CMP3) V(CMP4)0V

5V

10V

15V

SEL>>


112

En la següent gràfic podem veure com la superfície de lliscament (l’aproximació a el corrent de sortida) segueix a la referència. Es poden veure clarament les distorsions d’encreuament i si en fixem, també s’observa com hi ha un lleuger desplaçament vertical provocat pel desplaçament de les finestres histèresi que donarà lloc a un error en estat estacionari.

Time

20ms 22ms 24ms 26ms 28ms 30ms 32ms 34ms 36ms 38ms 40msV(Iref) V(Io)

-4.0V

0V

4.0V

-6.0V

6.0V

4.5.4. Interruptors En el cas de commutació a 5 nivells, els interruptors Q5 i Q6 commuten a 50Hz. Això redueix les pèrdues per commutació doncs son els que més tensió bloquegen. Les commutacions principals les efectuen les parelles Q1 amb Q3 i Q2 amb Q4.

Time


0V

5V

10V

15V


113

4.5.5. Histèresi

En la figura següent observem com la tensió del pont varia en funció de l’error. Veiem com si estem a 100V i l’error disminueix fins a arribar al límit negatiu del comparador 1, passem a 50V. Llavors, l’error tornarà a augmentar fins al límit positiu i passarem a 100V. Si quan estem a 50V, l’error continua disminuint per que estem perdent el lliscament, arribarem a al límit negatiu del comparador 2 i commutarem per tenir 0V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a pujar fins al límit positiu del comparador 2 per tornar a posar la tensió a 50V i tancar el cercle. Si tornem a perdre el lliscament i l’error es fa més negatiu, arribarem a al límit negatiu del comparador 3 commutarem per tenir –50V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a pujar fins al límit positiu del comparador 3 per tornar a posar la tensió a 0V. Si tornem a perdre el lliscament i l’error es fa més negatiu, arribarem a al límit negatiu del comparador 4 commutarem per tenir –100V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a pujar fins al límit positiu del comparador 4 per tornar a posar la tensió a -50V. Si tornem a perdre el lliscament i l’error es fa més positiu, arribarem a al límit positiu del comparador 3 commutarem per tenir 0V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a baixar fins al límit negatiu del comparador 3 per tornar a posar la tensió a -50V. Si tornem a perdre el lliscament i l’error es fa més positiu, arribarem a al límit positiu del comparador 2 commutarem per tenir 50V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a baixar fins al límit negatiu del comparador 2 per tornar a posar la tensió a 0V. Si tornem a perdre el lliscament i l’error es fa més positiu, arribarem a al límit positiu del comparador 1 commutarem per tenir 100V a la sortida del pont. Aleshores l’error tornarà a baixar fins al límit negatiu del comparador 1 per tornar a posar la tensió a 50V. D’aquesta manera hem completat un cicle complet.

V(ERROR)

-15V -10V -5V 0V 5V 10V 15VV(4S,2S)

-100V

0V

100V

-150V

150V


114


Observem com la forma de la tensió de sortida adopta una forma més semblant a la sinusoïdal desitjada com més nivells de tensió apliquem.

Time


-100V

0V

100V

-150V

150V

Veient un detall, podem veure com canvia la tensió del pont que adapta la tensió de sortida i els cicles de treball per aproximar-se en valor mig a una ona sinusoïdal.

Time

25ms 26ms 27ms 28ms 29ms 30ms 31ms 32ms 33ms 34ms 35msV(4S,2S)

-100V

0V

100V

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Resultats i conclusions

115

5. RESULTATS EXPERIMENTALS


116

5. RESULTATS EXPERIMENTALS

5.1. Resultats exterimentals

5.1.1. Introducció

El prototip muntat ha estat provat commutant a 2, 3, 4 i 5 nivells i a una potencia de fins a 1000W. En aquesta secció els resultats més destacats.

5.1.2. Sortida

Les formes d’ona obtingudes segueixen, com volíem, fidelment la referència . En el cas de la captura d’oscil·loscopi següent (figura 52) la referència era la tensió de la xarxa. Aquesta tensió té un important contingut d’harmònics que la distorsionen. Això fa que el corrent que nosaltres injectem també sigui distorsionat, doncs és proporcional a la tensió. En la gràfica el canal 3 (vermell) és la tensió a la sortida, el canal 4 (blau) és el corrent de sortida i elvmath2 (verd) és la potencia de sortida.

Figura 52. Sortida a 1000W amb referència de la xarxa

En la següent captura (figura 53) la referència la va aportar un generador de funcions. Com que aquesta era sinusoïdal, el corrent de sortida ho va ser també. Així comprovem que el controlador és eficient

Figura 53. Sortida a 1000W amb referència sinusoïdal


117


En la figura 54 podem veure la tensió del pont commutant a 2 nivells i el corrent de sortida injectat a una carrega resistiva. El corrent te una forma perfectament sinusoïdal com estava previst. També es pot apreciar com canvia el cicle de treball depenent de la part del cicle on es trobem.

Figura 54. Tensió de sortida del pont commutant a 2 nivells

En la següent figura ja podem observar la commutació a tres nivells. S’observa clarament com quan la corrent passa per zero canviem de topologies en commutació. També és pot veure la distorsió d’encreuament i l’error en estat estacionari que provoca aquest canvi.

Figura 55. Tensió de sortida del pont commutant a 3 nivells


118

En la figura 56 hi representem la sortida a quatre nivells. Aquí també es pot veure clarament la distorsió d’encreuament i l’error en estat estacionari que només es produeix en els pics de la forma d’ona. També s’observa com la tensió del pont te un arrissament de 100Hz provocat per les pèrdues de conducció.

Figura 56. Tensió de sortida del pont commutant a 4 nivells amb les fonts equilibrades

En la figura 57 podem veure que passa si les fonts d’alimentació no son iguals commutant a 4 nivells. En aquest cas, a més d’observar el que hem comentat per la figura 56, es veu com els valors de les tensions de commutació son diferents i per tant canvia els angles de canvi de topologies en commutació.

Figura 57. Tensió de sortida del pont commutant a 4 nivells amb les fonts desequilibrades


119

La següent captura ens mostra la commutació a 5 nivells. Es pot veure com a mida que anem augmentant el nombre de nivells la tensió del pont es va aproximant més a la forma sinusoïdal ideal.

Figura 58. Tensió de sortida del pont commutant a 5 nivells amb les fonts equilibrades

Si tenim les fonts de valors diferents canvien els angles de canvi de topologies en commutació fent que l’aportació més important de potencia sigui la de major tensió.

Figura 59. Tensió de sortida del pont commutant a 5 nivells amb les fonts desequilibrades


120

5.1.4. Rendiment Per mesurar el rendiment del prototip l’hem connectat a una carrega resistiva i hem anat augmentant la potencia tot mantenint la freqüència de commutació aproximadament constant. P aprox (W) PVDC1 (W) PVDC 2 (W) Pout (W) Rang de f (kHz) Rendiment

50 31 30 56 15-22 91.8 100 62 54 105 15-26 90.5 200 122 104 201 15-37 88.9 300 187 161 308 15-36 88.5 400 246 214 403 15-39 87.6 500 293 267 495 15-43 88.4 600 371 313 601 15.3-45 87.9 700 433 377 711 15-48 87.7 800 523 412 812 15.3-56.8 86.8 900 580 495 931 15.3-64 86.6 1000 615 544 999 17-70 86.2

Taula 10. Mesures de rendiment El resultat obtingut corrobora la obtenció d’un bon rendiment entre el 86% i el 92%. Tot i les pèrdues que apareixen fora del pont, com ara el 6% de rendiment perdut en el transformador, o el 1% perdut en els cables d’alimentació. D’aquesta manera podem veure com les previsions de rendiment calculades eren molt pessimistes. Això és degut a que la resistència de conducció dels interruptors és menor que la màxima i que les previsions de corrent necessària eren massa grans.


121

5.2. Conclusions S’ha dissenyat i construit un ondulador multinivell de 5 nivells i 1kW basat en l’arquitectura “Assimetric Full-Bridge Multilevel Inverter” per obtenir una plataforma experimental amb la que és puguin validar experimentalment diverses conclussions teòriques de la línia de recerca DPI2003-0887-C03-02, amb títol “Procesado Modular de Potencia para Energías Renovables – Paralelo”. Respecte de la temàtica exposada en el projecte, ja s’han publicat 3 articles de congrés i s’està preparant el corresponent article de revista. Finalment, el prototip, en ser fàcilment reconfigurable, servirà per avaluar diferents tècniques de control, detalls de la connexió a xarxa (seqüència automatizada i segura d’engegada), aspectes de pèrdues (on s’han començat a fer mesures prometedores) i finalment, diferents tècniques de programació harmònica a baixa freqüència de commutació, entre les quals: la programació de portadores en un control basat en una modulació PWM per desplaçament vertical de portadores, i l’el·liminació selectiva d’harmònics adaptant els algorismes de Walsh als sistemes multinivell, per exemple. Aquests darrers aspectes són l’objecte de la tesi esmentada. El prototip està format per una etapa de potencia, un filtre doble d’entrada (un per a cada font, on cadascun d’ells es composa d’una cèl·lula passa-baixes en pi, y in filtre notch a 100Hz), un filtre de sortida, etapes de sensat, una placa de control, i finalment una sèrie de fonts d’alimentació auxiliars. L’etapa de potencia, formada peel pont assimètric amb els seus corresponents drivers, està muntada a la part interior del prototip per millorar la canalització de l’aire conduit pels ventiladors i per garantor la seguretat en les manipulacions. A la part frontal del prototip, la part accesible, hi trobem la resta de components. És especialment destacable l’ús d’una CPLD, que a més de facilitar la reconfiguració del sistema per a treballar amb 2, 3, 4, o 5 nivells, permet la consideració de proteccions de sobre-corrent, activació d’alarmes, commutacions mínimes en canviar de topologia (mantennt activats els interruptors comuns a les topologies, en comptes de tancar-los tots), engegada suau al pas per zero de la referència (la xarxa elèctrica), polsador de “Paro/Marxa”, estat parada-espera en “stand-by”, i d’altres funcions típiques d’una automatizació d’una planta basada en events discrets, i sovint tractats amb GRAFCET i guia GEMMA. A les proves de funcionament, l’ondulador ha verificat amb escreix el comportament previst, tant teòricament, com per simulació PSPICE de cadascuna d eles parts dle sistema i del conjunt global. S’han pogut obtenir senyals sinusoidals de sortida modulant a 2, 3, 4, i 5 nivells, així com provar diferents valors de càrrega, diferents tensions i potències de sortida, així com diferents tensions d’entrada i distribucions de nivells, i comprovar finalment, com respon satisfactoriament als ajustos realitzats.


122

Tanmateix, s’ha pogut constatar l’aparició de la distorsió de creuament en les fornteres de funcionament dels tibucks, tal i com s’havia pronòsticat teòricament en l’anàlisi del control, doncs en aquestes zones es perd el lliscament per saturació superior o inferior del control equivalent (cicle de treball) corresponents als Tibucks en qüestió. Evidentment, si volem prescindir de l’esmentada distorsió, caldrà elminar l’error en estat estacionari inherent al fet de controlar el sistema seqüenciant el lliscament local dels tibucks fent servir un controlador amb histèresi en escala.


123

La primera solució consistiria en eliminar l’escala, tot utilitzant un únic comparador en histèresi, i fer servir la memòria de la CPLD per guardar quin és el Tibuck actual, quan la càrrega de l’ondulador (corrent i tensió de sortida) fessin impossible el manteniment de l’error de seguiment dins de l’histèresi, i l’error anés creisent en m òdil, en funció del signe de l’error i del tibucjk actual, una màquina d’estats un pèl més complexe programada a la CPLD, permetria canviar de tibuck, i continuar mantenint l’error dins la banda, sense error en estat estacionari. La segona solució consistiria a mantenir el control per histèresi amb escala, i preveient que tindrem un error en estat estacionari, pre-distorsionar la referència a seguir, com es suggereix a la figura següent, on a l’esquerra hi ha el controlador en escala d’histèresi, i a la dreta l’efecte del mateix sobre el corrent de sortida, respecte del senyal de referència a seguir.

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Pressupost

124

6. PRESSUPOST


125

6.1. Quadre de mesures

CAPÍTOL 1. FILTRE D’ENTRADA

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT Condensador electrolític 10000uF 63V 2 U Condensador electrolític 22000uF 63V 4 U Condensador electrolític 4700uF 63V 2 U Condensador EVOX-RIFA MKK 22uF 63V 2 U Diode Schottky 47CTQ20 40A 20V TO220 2 U Fil coure 0.3mm 500 m Nucli toroïdal Magnètics 77438-A7 4 U Placa de circuit imprès de simple cara 350 cm2

Resistència R05 25W 2 U Tela aïllant per dissipació de calor 10 cm2

CAPÍTOL 2. ETAPA DE POTENCIA

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT Diode BYW99W-200 8 U Dissipador 0.41ºC/W 1 U MOSFET STW45NM50 6 U Placa de circuit imprès de doble cara 210 cm2

Tela aïllant per dissipació de calor 50 cm2

CAPÍTOL 3. DRIVER

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT Condensador ceràmic Z5U 3.3uF 18 U Condensador electrolític 10uF 35V 6 U Condensador electrolític 470uF 35V 6 U Condensador pel·líc. poliester 100nF 100V 6 U Condensador pel·líc. poliester 1uF 63V 12 U Diode ràpid 1N4148 12 U Diode Zener BZ-085 16V 6 U HEF4050BP 6xBuffer 6 U Optoacoplador 74OL6010 6 U Placa de circuit imprès de doble cara 400 cm2

Pont rectificador 1KAB40E 6 U potenciòmetre multivolta 20kΩ 6 U Regulador lineal UA7815 6 U Resistència pel·lícula de carbó 10Ω 0,66W 6 U Resistència pel·lícula de carbó 10kΩ 0,66W 6 U Resistència pel·lícula de carbó 1kΩ 0,66W 6 U Resistència pel·lícula de carbó 330Ω 0,66W 6 U Sòcol tornejat DIP16 6 U Sòcol tornejat DIP6 6 U


126

Sòcol tornejat DIP8 6 U Transistor bipolar ZTX690B 6 U Transistor bipolar ZTX790B 6 U

CAPÍTOL 4. ETAPA DE SORTIDA

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT Amplificador d’instrumentació INA111AP 4 U Condensador EVOXRIFA MKK 10uF 100V 8 U Condensador Murata GRM 4.7uF 16V 8 U Condensador pel·líc. poliester 100nF 100V 8 U Condensador pel·líc. poliester 10nF 100V 3 U Condensador pel·líc. poliester 22nF 100V 1 U Endoll per pannell 1 U Fil coure 0.3mm 525 m Interruptor DPDT 16V 1 U Nucli toroïdal Magnètics 77438-A7 2 U Placa de circuit imprès de doble cara 150 cm2

Potenciòmetre multivolta 500kΩ 1 U potenciòmetre multivolta 50kΩ 1 U Resistència 0.01Ω 4W 1 U Resistència pel·lícula de carbó 1.5kΩ 0,66W 1 U Resistència pel·lícula de carbó 10Ω 0,66W 1 U Resistència pel·lícula de carbó 100Ω 0,66W 1 U Resistència pel·lícula de carbó 10kΩ 0,66W 1 U Resistència pel·lícula de carbó 1kΩ 0,66W 2 U Resistència pel·lícula de carbó 2.7kΩ 0,66W 1 U Resistència plana no inductiva 1Ω 1 U Transformador toroïdal 2x55V 1000VA 1 U

CAPÍTOL 5. ETAPA DE CONTROL

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT Amplificador d’instrumentació INA111AP 4 U Amplificador operacional doble MC1458 1 U Amplificador Operacional Ràpid AD817 7 U Condensador Murata GRM 4.7uF 16V 44 U Condensador pel·líc. poliester 100nF 100V 44 U CPLD Lattice ispLSI 1016E-125LJ 1 U Diode ràpid 1N4148 17 U HEF4050BP 6xBuffer 2 U Interruptor giratori DIL HEX 1 U Interruptor palanca ON-ON 1 U LED 5V resistència integrada verd 1 U LED 5V resistència integrada vermell 1 U Mòdul cristall quars IQXO 40MHz 1 U Placa de circuit imprès de doble cara 260 cm2

Pont bipolar 2.54mm negre 2 U


127

Potenciòmetre multivolta 10kΩ 4 U Potenciòmetre multivolta 5kΩ 6 U Resistència pel·lícula de carbó 100kΩ 0,66W 1 U Resistència pel·lícula de carbó 10kΩ 0,66W 12 U Resistència pel·lícula de carbó 1kΩ 0,66W 23 U Resistència pel·lícula de carbó 200Ω 0,66W 1 U Resistència pel·lícula de carbó 2kΩ 0,66W 5 U Resistència SMD 10kΩ 5 U Sensor d’efecte Hall LEM LA 55-P 1 U Sòcol PLCC64 1 U Sòcol tornejat DIP16 2 U Sòcol tornejat DIP8 12 U

CAPÍTOL 6. FONTS D’ALIMENTACIÓ DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT

Condensador electrolític 1200uF 16V 3 U Condensador electrolític 4700uF 25V 4 U Connector IDC mascle recte 14 vies 1 U Dissipador de calor 10ºC/W 3 U Fil coure 0.3mm 450 m Placa de circuit imprès de simple cara 190 cm2

Pont Rectificador KBU4D 4A 200V 4 U Regulador de tensió +15V MC7815CT 1 U Regulador de tensió +5V L7805ACV 1 U Regulador de tensió -15V MC7915CT 1 U Transformador toroïdal 2x9V 50VA 1 U

CAPÍTOL 7. CONNEXIONS DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT

Cable aïllat 0.5mm2 diferents colors 15 m Cable pla IDC 14 vies 1 m Cable unifilar 2.5mm2 blau 1 m Cable unifilar 2.5mm2 marró 1 m Cable unifilar 2.5mm2 terra 1 m Cable unifilar 4mm2 blau 3 m Cable unifilar 4mm2 marró 3 m Cable unifilar 4mm2 negre 3 m Connector 30A negre 2 U Connector 30A vermell 2 U Connector CST100 carcassa 2 vies 10 U Connector CST100 carcassa 3 vies 4 U Connector CST100 pin 32 U Connector IDC 14 pin mascle 3 U Connector IDC 16 pin femella 1 U Connector IDC 14 pin femella 3 U Connector IDC 16 pin mascle 1 U


128

Terminal de trau M6 groc 5 U Terminal FASTON femella groc 4 U Terminal recte per PCB 6 vies 1 U Tira pins per PCB única recte 2 U

CAPÍTOL 8. MUNTATGE DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT

Arandella M6 100 U Barra quadrada alumini 20mmx20mm 1 m Cargol M3x10 35 U Cargol M3x10 plàstic 3 U Cargol M3x6 Allen 50 U Cargol M4x12 Avellanat 4 U Cargol M4x20 Avellanat 8 U Cargol M5x30 Allen 12 U Cargol M6x30 Allen 2 U Cargol rosca xapa 3.9x13 galvanitzat 25 U Femella M3 100 U Femella M4 12 U Femella M5 12 U Femella M6 40 U Frontissa llautó 2 U Guardamans per ventilador 92mmx92mm 2 U Iman per porta d’armari 1 U Perfil L alumini 20mmx20mm 3 m Planxa alumini 222x300x500 2 U Planxa policarbonat 3x1250x610 1 U Platina alumini 20mm 1 m Separador 10mm femella-femella 10 U Separador 15mm femella-femella 12 U Separador 6mm mascle-femella 8 U Suport goma 4 u Tirador porta d’armari plàstic negre 1 U Varilla roscada M6 3 m Ventilador 12VDC 0.08A 92mmx92mm 2 U

CAPÍTOL 9. MA D’OBRA

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT Enginyer tècnic en elèctronica pel disseny 400 h Tècnic en electrònica pel muntatge 250 h


129

6.2. Quadre de preus

DESCRIPCIÓ PREU Amplificador d’instrumentació INA111AP 11.20 Amplificador operacional doble MC1458 0.42 Amplificador Operacional Ràpid AD817 4.10 Arandella M6 0.05 Barra quadrada alumini 20mmx20mm 7.13 Cable aïllat 0.5mm2 diferents colors 0.05 Cable pla IDC 14 vies 2.07 Cable unifilar 2.5mm2 blau 0.40 Cable unifilar 2.5mm2 marró 0.40 Cable unifilar 2.5mm2 terra 0.40 Cable unifilar 4mm2 blau 0.56 Cable unifilar 4mm2 marró 0.56 Cable unifilar 4mm2 negre 0.56 Cargol M3x10 0.025 Cargol M3x10 plàstic 0.06 Cargol M3x6 Allen 0.05 Cargol M4x12 Avellanat 0.04 Cargol M4x20 Avellanat 0.065 Cargol M5x30 Allen 0.21 Cargol M6x30 Allen 0.23 Cargol rosca xapa 3.9x13 galvanitzat 0.03 Condensador ceràmic Z5U 3.3uF 1,27 Condensador electrolític 10000uF 63V 10.71 Condensador electrolític 10uF 35V 0.17 Condensador electrolític 1200uF 16V 0.67 Condensador electrolític 22000uF 63V 19.21 Condensador electrolític 4700uF 25V 2.27 Condensador electrolític 4700uF 63V 7.42 Condensador electrolític 470uF 35V 0.33 Condensador EVOXRIFA MKK 10uF 100V 2.18 Condensador EVOX-RIFA MKK 22uF 63V 4,08 Condensador Murata GRM 4.7uF 16V 0.17 Condensador pel·líc. poliester 100nF 100V 0.10 Condensador pel·líc. poliester 10nF 100V 0.10 Condensador pel·líc. poliester 1uF 63V 0.38 Condensador pel·líc. poliester 22nF 100V 0.10 Connector 30A negre 8.79 Connector 30A vermell 8.79 Connector CST100 carcassa 2 vies 0.16 Connector CST100 carcassa 3 vies 0.18 Connector CST100 pin 0.06 Connector IDC 14 pin femella 3.30 Connector IDC 14 pin mascle 3.24 Connector IDC 16 pin femella 2.79


130

Connector IDC 16 pin mascle 3.73 Connector IDC mascle recte 14 vies 3.24 CPLD Lattice ispLSI 1016E-125LJ 19.98 Diode BYW99W-200 3.61 Diode ràpid 1N4148 0.03 Diode Schottky 47CTQ20 40A 20V TO220 5.32 Diode Zener BZ-085 16V 0.19 Dissipador 0.41ºC/W 35.87 Dissipador de calor 10ºC/W 1.63 Endoll per pannell 6.46 Enginyer tècnic en elèctronica pel disseny 20.00 Femella M3 0.03 Femella M4 0.03 Femella M5 0.04 Femella M6 0.06 Fil coure 0.3mm 0.0183 Frontissa llautó 0.30 Guardamans per ventilador 92mmx92mm 2.95 HEF4050BP 6xBuffer 0.31 Iman per porta d’armari 1.50 Interruptor DPDT 16V 2.57 Interruptor giratori DIL HEX 2.72 Interruptor palanca ON-ON 2.59 LED 5V resistència integrada verd 0.30 LED 5V resistència integrada vermell 0.30 Mòdul cristall quars IQXO 40MHz 2.27 MOSFET STW45NM50 14.34 Nucli toroïdal Magnetics 77438-A7 4.00 Optoacoplador 74OL6010 3.28 Perfil L alumini 20mmx20mm 2.74 Placa de circuit imprès de doble cara 0.025 Placa de circuit imprès de simple cara 0.02 Planxa alumini 222x300x500 7.45 Planxa policarbonat 3x1250x610 54.4 Platina alumini 20mm 1.94 Pont bipolar 2.54mm negre 0.28 Pont rectificador 1KAB40E 0.64 Pont Rectificador KBU4D 4A 200V 1.19 Potenciòmetre multivolta 10kΩ 1.71 Potenciòmetre multivolta 20kΩ 1.71 Potenciòmetre multivolta 500kΩ 1.71 Potenciòmetre multivolta 50kΩ 1.71 Potenciòmetre multivolta 5kΩ 1.71 Regulador de tensió +15V MC7815CT 0.46 Regulador de tensió +5V L7805ACV 0.72 Regulador de tensió -15V MC7915CT 0.41 Regulador lineal UA7815 1.28 Resistència 0.01Ω 4W 1.39


131

Resistència pel·lícula de carbó 1.5kΩ 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 10Ω 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 100Ω 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 100kΩ 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 10kΩ 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 1kΩ 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 2.7kΩ 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 200Ω 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 2kΩ 0,66W 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 330Ω 0,66W 0.05 Resistència plana no inductiva 1Ω 0.85 Resistència R05 25W 2.11 Resistència SMD 10kΩ 0.04 Sensor d’efecte Hall LEM LA 55-P 22.57 Separador 10mm femella-femella 0.12 Separador 15mm femella-femella 0.19 Separador 6mm mascle-femella 0.16 Sòcol PLCC64 1.00 Sòcol tornejat DIP16 0.49 Sòcol tornejat DIP6 0.20 Sòcol tornejat DIP8 0.27 Suport goma 0.25 Tècnic en electrònica pel muntatge 15.00 Tela aïllant per dissipació de calor 0.012 Terminal de trau M6 groc 0.43 Terminal FASTON femella groc 0.31 Terminal recte per PCB 6 vies 0.75 Tira pins per PCB única recte 3.86 Tirador porta d’armari plàstic negre 0.20 Transformador toroïdal 2x55V 1000VA 86.85 Transformador toroïdal 2x9V 50VA 16.74 Transistor bipolar ZTX690B 0.58 Transistor bipolar ZTX790B 0.60 Varilla roscada M6 2.73 Ventilador 12VDC 0.08A 92mmx92mm 28.49


132

6.3. Pressupost CAPÍTOL 1. FILTRE D’ENTRADA

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Condensador electrolític 10000uF 63V 2 U 10.71 21.42 Condensador electrolític 22000uF 63V 4 U 19.21 76.84 Condensador electrolític 4700uF 63V 2 U 7.42 14.84 Condensador EVOX-RIFA MKK 22uF 63V 2 U 4.08 8.16 Diode Schottky 47CTQ20 40A 20V TO220 2 U 5.32 10.64 Fil coure 0.3mm 500 m 0.0183 9.00 Nucli toroïdal Magnetics 77438-A7 4 U 4.00 16.00 Placa de circuit imprès de simple cara 350 cm2 0.02 4.00 Resistència R05 25W 2 U 2.11 4.22 Tela aïllant per dissipassió de calor 10 cm2 0.012 0.12 TOTAL CAPITOL 1 165.24

CAPÍTOL 2. ETAPA DE POTENCIA

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Diode BYW99W-200 8 U 3.61 28.88 Dissipador 0.41ºC/W 1 U 35.87 35.87 MOSFET STW45NM50 6 U 14.34 86.04 Placa de circuit imprès de doble cara 210 cm2 0.025 5.00 Tela aïllant per dissipació de calor 50 cm2 0.012 0.60 TOTAL CAPITOL 2 156.39

CAPÍTOL 3. DRIVER

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Condensador ceràmic Z5U 3.3uF 18 U 1.27 22.86 Condensador electrolític 10uF 35V 6 U 0.17 1.02 Condensador electrolític 470uF 35V 6 U 0.33 1.98 Condensador pel·líc. poliester 100nF 100V 6 U 0.10 0.60 Condensador pel·líc. poliester 1uF 63V 12 U 0.38 4.56 Diode ràpid 1N4148 12 U 0.03 0.36 Diode Zener BZ-085 16V 6 U 0.19 1.14 HEF4050BP 6xBuffer 6 U 0.31 1.86 Optoacoplador 74OL6010 6 U 3.28 19.68 Placa de circuit imprès de doble cara 400 cm2 0.025 10.00 Pont rectificador 1KAB40E 6 U 0.64 3.84 Potenciòmetre multivolta 20kΩ 6 U 1.71 10.26 Regulador lineal UA7815 6 U 1.28 7.68 Resistència pel·lícula de carbó 10Ω 0,66W 6 U 0.05 0.30 Resistència pel·lícula de carbó 10kΩ 0,66W 6 U 0.05 0.30 Resistència pel·lícula de carbó 1kΩ 0,66W 6 U 0.05 0.30 Resistència pel·lícula de carbó 330Ω 0,66W 6 U 0.05 0.30 Sòcol tornejat DIP16 6 U 0.49 2.94 Sòcol tornejat DIP6 6 U 0.20 1.20 Sòcol tornejat DIP8 6 U 0.27 1.62 Transistor bipolar ZTX690B 6 U 0.58 3.48


133

Transistor bipolar ZTX790B 6 U 0.60 3.60 TOTAL CAPITOL 3 99.88

CAPÍTOL 4. ETAPA DE SORTIDA

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Amplificador d’instrumentació INA111AP 4 U 11.20 44.80 Condensador EVOXRIFA MKK 10uF 100V 8 U 2.18 17.44 Condensador Murata GRM 4.7uF 16V 8 U 0.17 1.36 Condensador pel·líc. poliester 100nF 100V 8 U 0.10 0.80 Condensador pel·líc. poliester 10nF 100V 3 U 0.10 0.30 Condensador pel·líc. poliester 22nF 100V 1 U 0.10 0.10 Endoll per pannell 1 U 6.46 6.46 Fil coure 0.3mm 525 m 0.0183 9.60 Interruptor DPDT 16V 1 U 2.57 2.57 Nucli toroïdal Magnetics 77438-A7 2 U 4.00 8.00 Placa de circuit imprès de doble cara 150 cm2 0.025 3.75 Potenciòmetre multivolta 500kΩ 1 U 1.71 1.71 Potenciòmetre multivolta 50kΩ 1 U 1.71 1.71 Resistència 0.01Ω 4W 1 U 1.39 1.39 Resistència pel·lícula de carbó 1.5kΩ 0,66W 1 U 0.05 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 10Ω 0,66W 1 U 0.05 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 100Ω 0,66W 1 U 0.05 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 10kΩ 0,66W 1 U 0.05 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 1kΩ 0,66W 2 U 0.05 0.10 Resistència pel·lícula de carbó 2.7kΩ 0,66W 1 U 0.05 0.05 Resistència plana no inductiva 1Ω 1 U 0.85 0.85 Transformador toroïdal 2x55V 1000VA 1 U 86.85 86.85 TOTAL CAPITOL 4 188.04

CAPÍTOL 5. ETAPA DE CONTROL

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Amplificador d’instrumentació INA111AP 4 U 11.20 44.80 Amplificador operacional doble MC1458 1 U 0.42 0.42 Amplificador Operacional Ràpid AD817 7 U 4.10 28.70 Condensador Murata GRM 4.7uF 16V 44 U 0.17 7.48 Condensador pel·líc. poliester 100nF 100V 44 U 0.10 4.40 CPLD Lattice ispLSI 1016E-125LJ 1 U 19.98 19.98 Diode ràpid 1N4148 17 U 0.03 0.51 HEF4050BP 6xBuffer 2 U 0.31 0.62 Interruptor giratori DIL HEX 1 U 2.72 2.72 Interruptor palanca ON-ON 1 U 2.59 2.59 LED 5V resistència integrada verd 1 U 0.30 0.30 LED 5V resistència integrada vermell 1 U 0.30 0.30 Mòdul cristall quars IQXO 40MHz 1 U 2.27 2.27 Placa de circuit imprès de doble cara 260 cm2 0.025 6.50 Pont bipolar 2.54mm negre 2 U 0.28 0.56 Potenciòmetre multivolta 10kΩ 4 U 1.71 6.84 Potenciòmetre multivolta 5kΩ 6 U 1.71 10.26


134

Resistència pel·lícula de carbó 100kΩ 0,66W 1 U 0.05 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 10kΩ 0,66W 12 U 0.05 0.60 Resistència pel·lícula de carbó 1kΩ 0,66W 23 U 0.05 1.15 Resistència pel·lícula de carbó 200Ω 0,66W 1 U 0.05 0.05 Resistència pel·lícula de carbó 2kΩ 0,66W 5 U 0.05 0.25 Resistència SMD 10kΩ 5 U 0.04 0.20 Sensor d’efecte Hall LEM LA 55-P/SP1 1 U 22.57 22.57 Sòcol PLCC68 1 U 1 1.00 Sòcol tornejat DIP16 2 U 0.49 0.98 Sòcol tornejat DIP8 12 U 0.27 3.24 TOTAL CAPITOL 5 169.34

CAPÍTOL 6. FONTS D’ALIMENTACIÓ

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Condensador electrolític 1200uF 16V 3 U 0.67 2.01 Condensador electrolític 4700uF 25V 4 U 2.27 9.08 Connector IDC mascle recte 14 vies 1 U 3.24 3.24 Dissipador de calor 10ºC/W 3 U 1.63 4.89 Fil coure 0.3mm 450 m 0.0183 8.23 Placa de circuit imprès de simple cara 190 cm2 0.02 3.80 Pont Rectificador KBU4D 4A 200V 4 U 1.19 4.76 Regulador de tensió +15V MC7815CT 1 U 0.46 0.46 Regulador de tensió +5V L7805ACV 1 U 0.72 0.72 Regulador de tensió -15V MC7915CT 1 U 0.41 0.41 Transformador toroïdal 2x9V 50VA 1 U 16.74 16.74 TOTAL CAPITOL 6 54.34

CAPÍTOL 7. CONNEXIONS

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Cable aïllat 0.5mm2 diferents colors 15 m 0.05 0.75 Cable pla IDC 14 vies 1 m 2.07 2.07 Cable unifilar 2.5mm2 blau 1 m 0.40 0.40 Cable unifilar 2.5mm2 marró 1 m 0.40 0.40 Cable unifilar 2.5mm2 terra 1 m 0.40 0.40 Cable unifilar 4mm2 blau 3 m 0.56 1.68 Cable unifilar 4mm2 marró 3 m 0.56 1.68 Cable unifilar 4mm2 negre 3 m 0.56 1.68 Connector 30A negre 2 U 8.79 17.58 Connector 30A vermell 2 U 8.79 17.58 Connector CST100 carcassa 2 vies 10 U 0.16 1.60 Connector CST100 carcassa 3 vies 4 U 0.18 0.72 Connector CST100 pin 32 U 0.06 1.92 Connector IDC 14 pin mascle 3 U 3.24 9.72 Connector IDC 16 pin femella 1 U 2.79 2.79 Connector IDC 14 pin femella 3 U 3.30 9.90 Connector IDC 16 pin mascle 1 U 3.73 3.73 Terminal de trau M6 groc 5 U 0.43 2.15 Terminal FASTON femella groc 4 U 0.31 1.24


135

Terminal recte per PCB 6 vies 1 U 0.75 0.75 Tira pins per PCB única recte 2 U 3.86 7.72 TOTAL CAPITOL 7 86.46

CAPÍTOL 8. MUNTATGE

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Arandella M6 100 U 0.05 5.00 Barra quadrada alumini 20mmx20mm 1 m 7.13 7.13 Frontissa llautó 2 U 0.30 0.60 Femella M3 100 U 0.03 3.00 Femella M4 12 U 0.03 0.36 Femella M5 12 U 0.04 0.48 Femella M6 40 U 0.06 2.40 Guardamans per ventilador 92mmx92mm 2 U 2.95 5.90 Iman per porta d’armari 1 U 1.50 1.50 Perfil L alumini 20mmx20mm 3 m 2.74 8.22 Planxa alumini 222x300x500 2 U 7.45 14.9 Planxa policarbonat 3x1250x610 1 U 54.40 54.40 Platina alumini 20mm 1 m 1.94 1.94 Separador 10mm femella-femella 10 U 0.12 1.20 Separador 15mm femella-femella 12 U 0.19 2.28 Separador 6mm mascle-femella 8 U 0.16 1.28 Suport goma 4 u 0.25 1.00 Tirador porta d’armari plàstic negre 1 U 0.20 0.20 Cargol M3x10 35 U 0.025 0.875 Cargol M3x10 plàstic 3 U 0.06 0.18 Cargol M3x6 Allen 50 U 0.05 2.50 Cargol M4x12 Avellanat 4 U 0.04 0.16 Cargol M4x20 Avellanat 8 U 0.065 0.52 Cargol M5x30 Allen 12 U 0.21 2.52 Cargol M6x30 Allen 2 U 0.23 0.46 Cargol rosca xapa 3.9x13 galvanitzat 25 U 0.03 0.75 Varilla roscada M6 3 m 2,73 8.19 Ventilador 12VDC 0.08A 92mmx92mm 2 U 28.49 56.98 TOTAL CAPITOL 8 184.93

CAPÍTOL 9. MA D’OBRA

DESCRIPCIÓ QUANTITAT UNITAT PREU SUBTOTAL Enginyer tècnic en elèctronica pel disseny 400 h 20.00 8000.00 Tècnic en electrònica pel muntatge 250 h 15.00 3750.00 TOTAL CAPITOL 2 11750.00


136

6.4. Resum del pressupost Capítol Resum Import C. 1 FILTRE D’ENTRADA 165.24 C. 2 ETAPA DE POTENCIA 156.34 C. 3 DRIVER 99.88 C. 4 ETAPA DE SORTIDA 188.04 C. 5 ETAPA DE CONTROL 169.34 C. 6 FONTS D’ALIMENTACIÓ 54.34 C. 7 CONNEXIONS 86.44 C. 8 MUNTATGE 184.93 C. 9 MA D’OBRA 11750.00 TOTAL EXECUCIÓ MATERIAL 12854.55 13 % Depeses Generals 1671.09 6% Benefici Industrial 771.27 TOTAL Despeses Generals i Benefici Industrial 15296.91 16% IVA 2447.50

TOTAL PRESSUPOST CONTRATA 17744.42

Josep Maria Bosque Moncusí Enginyer tècnic industrial

Tarragona, a 27 de Setembre de 2005

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Plec de condicions

137

7. PLEC DE CONDICIONS


138

7. PLEC DE CONDICIONS

7.1. Reunits

El Dr. HUGO VALDERRAMA-BLAVI professor titulat universitari, del Departament d’Enginyeria Electrònica, Elèctrica i Automàtica (en endavant DEEEA) de la Universitat Rovira i Virgili, (en endavant URV), amb domicili a efectes de notificacions a l’Avinguda dels Països Catalans, 26, de 43007 Tarragona, i El Sr. JOSEP MARIA BOSQUE MONCUSÍ, com a enginyer tècnic industrial, amb domicili a efectes de notificacions al carrer Vimbodí, 3 de 43400 Montblanc. Reconeixent-se mútuament la capacitat jurídica necessària per obligar a les respectives entitats mitjançant el present document.

7.2. Exposen

7.2.1. Primer

Que l’enginyer tècnic industrial Josep Maria Bosque Moncusí té experiència demostrada en l’àrea d’electrònica de potència. Per aquest motiu el DEEEA està interessat a contractar els seus serveis.

7.2.2. Segon

Que la URV com a institució sense ànim de lucre, i que té com a finalitats principals, entre d’altres, les de formació i docència, les d’investigació i recerca i, a la vegada, les d’afavorir i recolzar els convenis de col·laboració entre les empreses i els Departaments Universitaris, està interessada a col·laborar amb Josep Maria Bosque Moncusí en les tasques de recerca i desenvolupament referides al món de l’electrònica de potencia i les energies renovables.

7.3. Clàusules

7.3.1. Primera.- OBJECTIUS

El DEEEA i Josep Maria Bosque Moncusí col·laboraran en activitats científiques d’investigació i desenvolupament tecnològic desenvolupades per aquest departament o amb d’altres unitats de recerca amb la condició de tercers en relació al present acord.

7.3.2. Segona.- OBJECTE DE L’ACORD

L’objecte d’aquest contracte és que el Sr. Josep Maria Bosque Moncusí realitzi el projecte titulat Ondulador Multinivell Asimètric de 1kW amb Plataforma de Control

Reconfigurable per al Departament d’Enginyeria Electrònica, Elèctrica i Automàtica de la Universitat Rovira i Virgili i a sol·licitud seva.

7.3.3. Tercera.- CONDICIONS D’ACCEPTACIÓ DEL TREBALL

El Sr. Josep Maria Bosque Moncusí accepta realitzar el treball sol·licitat, d’acord amb el


139

programa de treball que figura en la Memòria descriptiva.

7.3.4. Quarta.- EXTENSIÓ DE LA COL·LABORACIÓ

La col·laboració s’entén en el sentit més ampli, tanmateix es veuen com a programes que necessàriament s’hauran de desenvolupar, els següents: • Execució de programes de recerca i desenvolupament. • Conveni a per la utilització d’equipament i de suport en la realització i certificació

d’assajos. Per cada programa dels esmentats es definiran les línies mestres a seguir pel que fa a descripció detallada dels tipus d’accions, sistemàtica a seguir, impresos a complimentar, especialitats tècniques disponibles o qualsevol altre tipus d’informació de caire general i de procediment que faciliti la formalització dels futurs acords específics de col·laboració.

7.3.5. Cinquena.- CONTINGUT DELS PROGRAMES ESPECÍFICS

Cada projecte realitzat a l’empara d’aquest acord serà objecte d’un contracte específic, el qual haurà d’incloure, entre d’altres, els següents aspectes: a) Definició d’objectius específics. b) Descripció del projecte i les diferents tasques a realitzar. c) Planificació de mitjans materials i humans necessaris i cronograma corresponent. d) Pressupost i el seu pla de finançament. e) Determinació de l’aplicabilitat directa del present acord en tot el que no estigui determinat de forma específica al contracte del projecte. f) Designació de responsables directes del projecte per ambdues parts.

7.3.6. Sisena.- CONFIDENCIALITAT

Ambdues parts es comprometen a complir amb les següents clàusules sobre confidencialitat, propietat industrial i intel·lectual, que s’aplicaran en aquest contracte.

1. Les parts signants es comprometen a tractar com estrictament confidencial tota la informació tècnica, comercial o de qualsevol altra naturalesa compresa o que es derivi directament o indirectament de la facilitada per l’altra part o obtinguda amb motiu del conveni específic celebrat entre ambdues entitats. Així mateix, es comprometen a no revelar cap informació referent a equips, productes, tecnologies utilitzades, projectes, negocis, etc...

2. En conseqüència, les parts signants no podran revelar, ni totalment ni parcialment,

per escrit, de paraula o sigui de la forma que sigui (fotografies, plànols, reproduccions, catàlegs,...), a cap altra persona física o jurídica, companyia, societat, corporació o subsidiària, la informació de qualsevol naturalesa referent a l’altra part sense el consentiment previ, exprés i per escrit d’aquesta. El present compromís s’entén en el sentit més ampli i, per tant, inclou tota la informació, material i maquinària que pugui bescanviarse amb motiu dels treballs encarregats.


140

3. Les parts signants es comprometen a prendre les mesures necessàries, per evitar la divulgació de tota la informació esmentada en els paràgrafs anteriors així com indicar de manera clara i expressa la naturalesa de confidencialitat al seu personal essent responsabilitat de cada part tota divulgació a tercers que es derivi de l’actuació del seu personal.

4. La fabricació dels nous productes resultat de les investigacions de cada projecte, la

de possibles productes accessoris, així com tota la informació, conclusions, informes i resultats obtinguts seran propietat única i exclusiva de DEEEA, que els podrà patentar en cas de considerar-ho convenient, renunciant en Josep Maria Bosque Moncusí a qualsevol dret de propietat industrial. Sense perjudici de tot l’anterior, els membres de l’Equip Investigador seran considerats els inventors en les esmenades patents i es comprometen a col·laborar en l’obtenció d’aquestes assignant els drets al DEEEA quan sigui necessari, per exemple per a l’obtenció de patents a US. En cas que els anteriors resultats, programes i, en general, qualsevol tipus d’informació referent al projecte fos objecte de registre de propietat intel·lectual figuraran com a coautors els membres de l’Equip Investigador designats pel DEEEA i Josep Maria Bosque Moncusí com a responsable de desenvolupar l’esmentat projecte. En qualsevol cas, en Josep Maria Bosque Moncusí es compromet a no comercialitzar, cedir ni divulgar els anteriors resultats a qualsevol altre.

5. Qualsevol d’aquestes clàusules podrà ser modificada de forma específica i per

escrit en el contracte específic de cada projecte concret, en atenció a les aportacions, prèvies a la investigació, de cada part o bé per qualsevol altre motiu.

7.3.7. Setena.- COORDINADORS / RESPONSABLES

El DEEEA designa el Dr. Hugo Valderrama-Blavi com a coordinador de l’acord signat amb en Josep Maria Bosque Moncusí. Per l’altra part, el coordinador que figurarà és Josep Maria Bosque Moncusí. Aquest es podrà actualitzar durant la vigència de l’acord segons convingui, comunicant-ho per escrit a l’altra part. La persona designada serà l’interlocutor i coordinador del programa de col·laboració i la persona a la que serà adreçada tota consulta, correspondència o comunicació general.

7.3.8. Vuitena.- EMISSIÓ D’INFORMES

El responsable del projecte informarà regularment al DEEEA sobre la marxa dels treballs que segons la memòria li correspongui desenvolupar. Aquestes persones seran responsables de regir i impulsar les diferents tasques assignades a cada part. A la vegada seran les responsables d’emetre l’informe final de tancament del projecte amb les conclusions a què ha conduït el treball.

7.3.9. Novena.- DURADA

La durada del present acord és de 6 mesos, comptades a partir de la data de signatura d’aquest acord. En qualsevol cas, ambdues parts contemplen la possibilitat de fer unes


141

sessions de seguiment per tal de revisar els resultats de les diverses activitats de col·laboració, proposar-ne de noves, i definir possibles accions de millora.

7.3.10. Desena.- IMPORT I CONDICIONS DE PAGAMENT

Com a contraprestació per realitzar aquest servei, el DEEEA es compromet a abonar la quantitat de 17744.42 € segons les condicions següents: El 30 % (5323.33 €) després de signar el contracte. El 70 % (12421.09 €) després de la presentació de l’informe final.

7.3.11. Onzena.- FORMA DE PAGAMENT

Serà al comptat, respectant el dia de pagament de la URV, abonant les quantitats facturades en efectiu a la Caixa de Catalunya, al carrer de Ramón y Cajal, núm. 40 de Tarragona, núm. De compte 2013-0291-88-028104596, a nom de Josep Maria Bosque Moncusí, contra factura adreçada a nom del DEEEA.

7.3.12. Dotzena.- MODIFICACIÓ I RESCISSIÓ DEL CONTRACTE

Les parts poden renunciar o modificar aquest document en qualsevol moment per mutu acord. Si per causes imputables al Sr. Josep Maria Bosque Moncusí, responsable del present treball, aquest no es finalitza, l’acord quedarà automàticament rescindit, retornant al DEEEA l’última quantitat abonada, en un termini no superior a un mes. Així mateix, si el DEEEA pretén unilateralment considerar finalitzada la feina abans que s’acabi, haurà de pagar a en Josep Maria Bosque Moncusí l’import del valor del treball realitzat, a més de totes les despeses justificades que en Josep Maria Bosque Moncusí hagi fet o tingui compromeses fins aquest moment per al desenvolupament de l’activitat objecte d’aquest contracte.

7.3.13. Tretzena.- PRINCIPIS D’ACTUACIÓ

El DEEEA i el Sr. Josep Maria Bosque Moncusí col·laboraran en tot moment sota els principis de bona fe i eficàcia per assolir amb el millor èxit els projectes que es subscriguin.

7.3.14. Catorzena.- RESOLUCIÓ DE CONFLICTES

Després d’esgotar la via de l’acord privat i donada la impossibilitat manifesta d’arribar a una pacte acceptable per les parts davant d’un hipotètic conflicte, ambdues parts acorden que per a la resolució de qualsevol qüestió litigiosa que es plantegi a l’empara del present acord o dels contractes específics que se subscriguin en el futur, les parts se sotmetran a l’arbitratge institucional del Tribunal Arbitral de Barcelona de l’Associació Catalana per a l’Arbitratge, encarregant-li la designació d’àrbitres i administració de l’arbitratge d’acord amb el seu reglament, i sent d’obligat compliment la seva decisió arbitral. S’exceptuen d’aquesta submissió aquelles qüestions que no siguin de lliure disposició.


142

Abans d’emprendre cap acció contra el DEEEA i/o la URV s’haurà d’haver formulat la reclamació administrativa prèvia tal com ho estableixen els articles 120 i següents de la Llei de Procediment Administratiu. I en prova de conformitat, ambdues parts signen el present pacte, a la ciutat i en la data esmentada. Pel DEPARTAMENT d’ENGINYERIA ELECTRÒNICA, ELÈCTRICA I AUTOMÀTICA Dr. HUGO VALDERRAMA-BLAVI

L’ENGINYER TÈCNIC INDUSTRIAL JOSEP MARIA BOSQUE MONCUSÍ

Tarragona, 27 de setembre de 2005

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Bibliografia

143

8. BIBLIOGRAFIA

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable Bibliografia

144

[1] H. Valderrama-Blavi, C. Alonso, B.Estibals, L. Martínez-Salamero, J. Maixé, “Grid Connected Asymmetric Full-Bridge Multilevel Inverter” , European Power Electronics,

EPE’03, Toulouse France 2003.

[2] H. Valderrama-Blavi, M. Muñoz-Ramírez, J. Maixé, R. Giral, J.Calvente, “Low Frequency Multilevel Inverters for Renewable Energy Systems”, IESE, June 2005

[3] José Rodríguez, Jih-Sheng Lai, Fang Zheng Peng, “Multilevel Inverters: A Survey of Topologies, Controls, and Applications”, IEEE Transactions On Industrial electronics,

Vol. 49, n.4, august 2002.

[4] Martina Calais, Johanna Myrzik, Ted Spooner, Vassilios G. Agelidis, “Inverters for Single-phase Grid Connected Photovoltaic Systems - An Overview”, IEEE, 2002.

[5] A.-Ch. Rufer, “An aid in the teaching of multilevel inverters for high power applications”, IEEE, 1995

[6] Martin Veenstra, Alfred Rufer, “Control of a Hybrid Asymmetric Multilevel Inverter for Competitive Medium-Voltage Industrial Drives”, IEEE,2005

[7] J. Song-Manguelle, A. Rufer, “Asymmetrical multilevel inverter for large induction machine drives”, Electrical Drives and Power Electronics, October 2001

[8] Madhav Manjrekar, Giri Venkataramanan, “Advanced Topologies and Modulation Strategies for Multilevel Inverters”, IEEE, 1996

[9] Luis Martínez Salamero, Alberto Poveda López, Luis García de Vicuña, francesc Guinjoan Gispert, Antonio F. Sánchez García, Francesc J. Sánchez Robert. “Funcions

electròniques”, Edicions UPC, 2ª edició, 1996

[10] J. Rapp, “Tratado practico de electrotecnia. Tomo I: Generalidades”, Editorial Vagma, 7ª edició, 1971

Ondulador multinivell asimètric de 1kW amb plataforma de control reconfigurable

145

ANEX 1: PROGRAMES CPLD


146

A1.1. Introducció Presentem 5 programes de la CPLD que han estat utilitzats per provar aquest prototip. La principal diferencia que tenen és el diferent ús que fan de les entrades auxiliars (AUX). El primer les utilitza per que l’usuari pugui canviar, amb el sistema en standby el nombre de nivells entre els que el pont ha de commutar tot mantenint el retard antisolapament fix. Els altres fixen el nombre de nivells i permeten ajustar el retard antisolapament amb el sistema en marxa.


147

A1.2. Programa 1: Nombre de nivells ajustable i retard antisolapament fixa MODULE ondulador TITLE 'podem triar els nivells amb ajust de blanquing i filtre de emergencies, interruptor i AUX' "----------------------------Constants----------------------------------- cl = .c.; "----------------------------VARIABLES----------------------------------- "Variable d'estat d'alarma ALARMA node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat de topologia i pretopologia

T2, T1, T0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat de topologia TOP3, TOP2, TOP1, TOP0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat de marxa parada

MARXA1, MARXA0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat del retard a la commutació

TEMP3..TEMP0 node istype 'reg,buffer'; "Valor del retard a aplicar a la commutació

ret3..ret0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat del filtrat del interruptor de marxa parada

fparada1, fparada0 node istype 'reg,buffer'; "Hem efectuat el retard de commutació

RETARD node; "Estem en pretopologia

PRE node; "Alarma per sobrecorrent

SOBRECORRENT node; "Nivells a aplicar (0=2, 1=3, 2=4 i 3=5)

NIVELLS1, NIVELLS0 node istype 'reg,buffer'; "-------------------------------Entrades--------------------------------- CMP1 pin 42; "Entrada del Comparador 1 CMP2 pin 44; "Entrada del Comparador 2 CMP3 pin 5; "Entrada del Comparador 3 CMP4 pin 4; "Entrada del Comparador 4 CMP5 pin 6; "Entrada del Comparador 5 RELLOTGE pin 11; "Entrada del oscil·lador pel clock POLSADORMARXA pin 26; "Entrada del interruptor PASPERZERO pin 32; "Entrada del detector de pas per zero

IMAX1 pin 37; "Entrada del detector de sobrecorrent "positiva

IMAX2 pin 43; "Entrada del detector de sobrecorrent "negativa

AUX3..AUX0 pin 31,29,28,39 istype 'reg,buffer'; "Entrades auxiliars

NIV1, NIV0 pin 27,25 istype 'reg,buffer'; "Entrades per escollir els nivells a

"aplicar


148

"--------------------------------Sortides-------------------------------- FRECDETECT pin 8; "Sortida per llegir la freqüència de

"funcionament I1 pin 40; I2 pin 9; I3 pin 15; I4 pin 7; I5 pin 17; I6 pin 18; LEDALARMA pin 20; LEDMARXA pin 22; "---------------------------------Conjunts------------------------------- T = [T2, T1, T0]; TOP = [TOP3, TOP2, TOP1, TOP0]; ret = [ret3..ret0]; AUX = [AUX3..AUX0]; TEMP = [TEMP3..TEMP0]; MARXA = [MARXA1, MARXA0]; fparada = [fparada1, fparada0]; NIVELLS = [NIVELLS1, NIVELLS0]; NIV = [NIV1, NIV0];


149

"--------------------------Equacions combinacionals---------------------- Equations "nomès podem tenir la 1 o la 2. Si tenim les dues serà culpa del soroll i "no en fem cas SOBRECORRENT = (IMAX1 & !IMAX2) # (!IMAX1 & IMAX2); "obtenim un tren d'impulsos en el que podem observar la freqüència del "canvi de topologia FRECDETECT = ( ((NIVELLS==0)&(T==1)) # ((NIVELLS==1)&((T==1)#(T==6))) # ((NIVELLS==2)&((T==1)#(T==5))) # ((NIVELLS==3)&((T==2)#(T==5))) ); I1 = ((!LEDALARMA) & LEDMARXA & !I3 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==4))) # (TOP == 3) # ((TOP == 8)&((T==1)#(T==4))) # (TOP == 9))); I2 = ((!LEDALARMA) & LEDMARXA & !I4 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==2)#(T==4)#(T==5))) # (TOP == 3) # ((TOP == 4)&((T==1)#(T==2)#(T==4)#(T==5))) # (TOP == 5) # ((TOP == 8)&((T==1)#(T==2)#(T==4)#(T==5))) # (TOP == 9) # ((TOP == 10)&((T==1)#(T==2)#(T==4)#(T==5))) # (TOP == 11) )); I3 = ((!LEDALARMA) & LEDMARXA & !I1 & (((TOP == 4)&((T==2)#(T==3)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 5) # ((TOP == 6)&((T==2)#(T==3)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 7) # ((TOP == 10)&((T==2)#(T==3)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 11) # ((TOP == 12)&((T==2)#(T==3)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 13) )); I4 = ((!LEDALARMA) & LEDMARXA & !I2 & (((TOP == 6)&((T==3)#(T==6))) # (TOP == 7) # ((TOP == 12)&((T==3)#(T==6))) # (TOP == 13))); I5 = ((!LEDALARMA) & LEDMARXA & !I6 & (((TOP == 8)&((T==4)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 9) # ((TOP == 10)&((T==4)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 11) # ((TOP == 12)&((T==4)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 13) )); I6 = ((!LEDALARMA) & LEDMARXA & !I5 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 3) # ((TOP == 4)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 5) # ((TOP == 6)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 7) )); "-------------------------Associacions a rellotge------------------------ MARXA.clk = RELLOTGE; T.clk = RELLOTGE; TOP.clk = RELLOTGE; TEMP.clk = RELLOTGE; ALARMA.clk = RELLOTGE; fparada.clk = RELLOTGE; NIVELLS.clk = RELLOTGE; ret.clk = RELLOTGE;;


150

"---------------------------Diagrames d'estats--------------------------- "Diagrama d'estats de l'ALARMA........................................... State_diagram ALARMA State 0: LEDALARMA = 0; "NO ALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 1; endcase; State 1: LEDALARMA = 1; "ALARMA case (SOBRECORRENT # (!SOBRECORRENT & POLSADORMARXA)) == 1 : 1; (!SOBRECORRENT & !POLSADORMARXA) == 1 : 0; endcase;


151

"Diagrama d'estats per escollir el numero de nivells a aplicar. "Si el sistema està en marxa no permetrem el canvi. "Així evitarem canvis deguts a soroll ambiental i incertesa en les "sortides durant el canvi. "Si està parat en canviar el valor de l'entrada podrem ajustar el nombre "de nivells a seguir State_diagram NIVELLS State 0: "2 NIVELLS case LEDMARXA == 1 : 0; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 0)) : 0; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 1)) : 1; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 2)) : 2; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 3)) : 3; endcase; State 1: "3 NIVELLS case LEDMARXA == 1 : 1; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 0)) : 0; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 1)) : 1; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 2)) : 2; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 3)) : 3; endcase; State 2: "4 NIVELLS case LEDMARXA == 1 : 2; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 0)) : 0; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 1)) : 1; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 2)) : 2; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 3)) : 3; endcase; State 3: "5 NIVELLS case LEDMARXA == 1 : 3; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 0)) : 0; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 1)) : 1; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 2)) : 2; ((LEDMARXA == 0) & (NIV == 3)) : 3; endcase;


152

"Diagrama d'estats del Marxa-parada...................................... State_diagram MARXA State 0: LEDMARXA = 0; "STANDBY case fparada != 1 : 0; fparada == 1 : 1; endcase; State 1: LEDMARXA = 0; "ARRANC case fparada != 1 : 0; ((fparada == 1) & !PASPERZERO) == 1 : 1; ((fparada == 1) & PASPERZERO) == 1 : 2; endcase; State 2: LEDMARXA = 1; "MARXA case (fparada != 0) : 2; (fparada == 0) : 3; endcase;

State 3: LEDMARXA =1; "PARADA case (fparada != 0) : 2; ((fparada == 0) & !PASPERZERO) == 1 : 3; ((fparada == 0) & PASPERZERO) == 1 : 0; endcase;


153

"Diagrama d'estats de la SEL·LECCIÓ DE TOPOLOGIA......................... State_diagram TOP State 0: PRE = 0; "ALARMA case (ALARMA==3) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1)) : 0; endcase; State 1: PRE = 0; "ALARMA goto 0; State 2: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA A case

(LEDALARMA) : 0;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & !RETARD & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2))#((NIVELLS==3)&(CMP1))) ):2;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & RETARD & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) #((NIVELLS==3)&(CMP1)))):3;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==1)& (!CMP2 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 8; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase;


154

State 3: PRE = 0; "TOPOLOGIA A case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 3; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==1)& (!CMP2 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 8; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ) :12;

endcase; State 4: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA B case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & !RETARD & (((NIVELLS==2)&(!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & RETARD & (((NIVELLS==2)&(!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 5; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4)) ) : 6; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase;


155

State 5: PRE = 0; "TOPOLOGIA B case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 5; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4)) ) : 6; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase; State 6: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA C case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & !RETARD & (((NIVELLS==2)&(!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 6; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & RETARD & (((NIVELLS==2)&(!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 7; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase;


156

State 7: PRE = 0; "TOPOLOGIA C case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 7; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase; State 8: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA D case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & !RETARD & (((NIVELLS==2)&(!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 8; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & RETARD & (((NIVELLS==2)&(!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 9; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)&(!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase;


157

State 9: PRE = 0; "TOPOLOGIA D case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;


endcase; State 10: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA E case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4)) ) : 8; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & !RETARD & (((NIVELLS==2)&(!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & RETARD & (((NIVELLS==2)&(!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 11; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase;


158

State 11: PRE = 0; "TOPOLOGIA E case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4)) ) : 8; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 11; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase; State 12: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA F case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==1)& (!CMP2 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 6; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & !RETARD & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & RETARD & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 13;

endcase;


159

State 13: PRE = 0; "TOPOLOGIA F case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;


endcase; State 14: PRE = 0; goto 15; State 15: PRE = 0; case (LEDALARMA) : 0; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 0)) : 15;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(CMP2)) # ((NIVELLS==2)&(CMP2)) # ((NIVELLS==3)&(CMP1))) ) : 2; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP2 & CMP3)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP1&CMP2))) ) : 4; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==1)& (!CMP2 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP2&CMP4))) ) : 6; ((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==2)& (!CMP3 & CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP4&CMP5))) ) : 10;

((!LEDALARMA) & (LEDMARXA == 1) & (((NIVELLS==0)&(!CMP3)) # ((NIVELLS==1)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==2)&(!CMP4)) # ((NIVELLS==3)&(!CMP5))) ): 12;

endcase;


160

"Diagrama d'estats on guardem la topologia actual. Ho farem servir per "mantenir activats els enterruptors que no cal que es desactivin a "pretopologia State_diagram T State 0: "Alarma case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 0; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 0; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 0; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 0; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 0; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 0; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 7; (TOP == 15) : 7; endcase; State 1: "Topologia A case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 1; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 1; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 1; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 1; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 1; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 1; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 7; (TOP == 15) : 7; endcase;


161

State 2: "Topologia B case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 2; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 2; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 2; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 2; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 2; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 2; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 7; (TOP == 15) : 7; endcase; State 3: "Topologia C case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 3; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 3; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 3; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 3; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 3; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 3; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 7; (TOP == 15) : 7; endcase; State 4: "Topologia D case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 4; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 4; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 4; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 4; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 4; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 4; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 7; (TOP == 15) : 7; endcase;


162

State 5: "Topologia E case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 5; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 5; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 5; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 5; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 5; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 5; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 7; (TOP == 15) : 7; endcase; State 6: "Topologia F case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 6; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 6; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 6; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 6; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 6; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 6; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 7; (TOP == 15) : 7; endcase; State 7: "Parada case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 7; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 7; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 7; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 7; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 7; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 7; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 7; (TOP == 15) : 7; endcase;


163

"Diagrama d'estats del Retard a l'activació d'interruptors............... State_diagram TEMP State 0: RETARD = 0; "INICI case (PRE == 1) & (ret == 0) : 15; (PRE == 1) & (ret != 0) : 1; endcase; State 1: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 1) : 15; (PRE == 1) & (ret != 1) : 2; endcase; State 2: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 2) : 15; (PRE == 1) & (ret != 2) : 3; endcase; State 3: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 3) : 15; (PRE == 1) & (ret != 3) : 4; endcase; State 4: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 4) : 15; (PRE == 1) & (ret != 4) : 5; endcase; State 5: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 5) : 15; (PRE == 1) & (ret != 5) : 6; endcase; State 6: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 6) : 15; (PRE == 1) & (ret != 6) : 7; endcase; State 7: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 7) : 15; (PRE == 1) & (ret != 7) : 8; endcase;


164

State 8: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 8) : 15; (PRE == 1) & (ret != 8) : 9; endcase; State 9: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 9) : 15; (PRE == 1) & (ret != 9) : 10; endcase; State 10: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 10) : 15; (PRE == 1) & (ret != 10) : 11; endcase; State 11: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 11) : 15; (PRE == 1) & (ret != 11) : 12; endcase; State 12: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 12) : 15; (PRE == 1) & (ret != 12) : 13; endcase; State 13: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 13) : 15; (PRE == 1) & (ret != 13) : 14; endcase; State 14: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 14) : 15; (PRE == 1) & (ret != 14) : 15; endcase; State 15: RETARD = 1; case PRE == 0 : 1; PRE == 1 : 0; endcase;


165

"Diagrama d'estats pel filtrat polsador parada........................... State_diagram fparada State 0: "polsador parada case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 0; endcase; State 1: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 2; endcase; State 2: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 3; endcase; State 3: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 4; endcase; State 4: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 0; endcase;


166

"Diagrama d'estats per l'assegurament entrada aux. Nomès permetrem canvis "al estat següent per evitar canvis deguts al soroll..................... State_diagram ret State 0: case (AUX == 15) : 15; ((AUX != 1) & (AUX != 15)) : 0; (AUX == 1) : 1; endcase; State 1: case (AUX == 0) : 0; ((AUX != 0) & (AUX != 2)) : 1; (AUX == 2) : 2; endcase; State 2: case (AUX == 1) : 1; ((AUX != 1) & (AUX != 3)) : 2; (AUX == 3) : 3; endcase; State 3: case (AUX == 2) : 2; ((AUX != 2) & (AUX != 4)) : 3; (AUX == 4) : 4; endcase; State 4: case (AUX == 3) : 3; ((AUX != 3) & (AUX != 5)) : 4; (AUX == 5) : 5; endcase; State 5: case (AUX == 4) : 4; ((AUX != 4) & (AUX != 6)) : 5; (AUX == 6) : 6; endcase; State 6: case (AUX == 5) : 5; ((AUX != 5) & (AUX != 7)) : 6; (AUX == 7) : 7; endcase;


167

State 7: case (AUX == 6) : 6; ((AUX != 6) & (AUX != 8)) : 7; (AUX == 8) : 8; endcase; State 8: case (AUX == 7) : 7; ((AUX != 7) & (AUX != 9)) : 8; (AUX == 9) : 9; endcase; State 9: case (AUX == 8) : 8; ((AUX != 8) & (AUX != 10)) : 9; (AUX == 10) : 10; endcase; State 10: case (AUX == 9) : 9; ((AUX != 9) & (AUX != 11)) : 10; (AUX == 11) : 11; endcase; State 11: case (AUX == 10) : 10; ((AUX != 10) & (AUX != 12)) : 11; (AUX == 12) : 12; endcase; State 12: case (AUX == 11) : 11; ((AUX != 11) & (AUX != 13)) : 12; (AUX == 13) : 13; endcase; State 13: case (AUX == 12) : 12; ((AUX != 12) & (AUX != 14)) : 13; (AUX == 14) : 14; endcase;


168

State 14: case (AUX == 13) : 13; ((AUX != 13) & (AUX != 15)) : 14; (AUX == 15) : 15; endcase; State 15: case (AUX == 14) : 14; ((AUX != 14) & (AUX != 0)) : 15; (AUX == 0) : 0; endcase; END


169

A1.3. Programa 2: 2 nivells i retard antisolapament ajustable MODULE dosnivB TITLE 'DOS NIVELLS AMB AJUST DEL BLANQUING' "constants cl = .c.; "VARIABLES ALARMA1, ALARMA0 node istype 'reg,buffer'; MARXA1, MARXA0 node istype 'reg,buffer'; TOP1, TOP0 node istype 'reg,buffer'; TEMP3..TEMP0 node istype 'reg,buffer'; RETARD node; PRE node; SOBRECORRENT node; "entrades CMP3 pin 5; RELLOTGE pin 11; POLSADORMARXA pin 26; PASPERZERO pin 32; IMAX1 pin 37; IMAX2 pin 43; AUX3..AUX0 pin 31,29,28,39 istype 'reg,buffer'; FRECDETECT pin 8; "sortides I1 pin 40; I2 pin 9; I3 pin 15; I4 pin 7; I5 pin 17; I6 pin 18; LEDALARMA pin 20; LEDMARXA pin 22; "Conjunts ALARMA = [ALARMA1, ALARMA0]; TOP = [TOP1, TOP0]; AUX = [AUX3..AUX0]; TEMP = [TEMP3..TEMP0]; MARXA = [MARXA1, MARXA0];


170

Equations SOBRECORRENT = (IMAX1 & !IMAX2) # (!IMAX1 & IMAX2); FRECDETECT = (TOP==0) # (TOP==1); I1 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I3 & (TOP == 1)); I2 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I4 & (TOP == 1)); I3 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I1 & (TOP == 3)); I4 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I2 & (TOP == 3)); I5 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I6 & (TOP == 3)); I6 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I5 & (TOP == 1)); "Associacions a rellotge MARXA.clk = RELLOTGE; TOP.clk = RELLOTGE; TEMP.clk = RELLOTGE; ALARMA.clk = RELLOTGE; "Diagrames d'estats ALARMA State_diagram ALARMA State 0: LEDALARMA = 0; "NO ALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 1; endcase; State 1: LEDALARMA = 0; "PREALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 2; endcase; State 2: LEDALARMA = 0; "PREALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 3; endcase;


171

State 3: LEDALARMA = 1; "ALARMA case (SOBRECORRENT #(!SOBRECORRENT & POLSADORMARXA))== 1: 3; (!SOBRECORRENT & !POLSADORMARXA) == 1 : 0; endcase; "Marxa-parada State_diagram MARXA State 0: LEDMARXA = 0; "STANDBY case POLSADORMARXA == 0 : 0; POLSADORMARXA == 1 : 1; endcase; State 1: LEDMARXA = 0; "ARRANC case POLSADORMARXA == 0 : 0; (POLSADORMARXA & !PASPERZERO) == 1 : 1; (POLSADORMARXA & PASPERZERO) == 1 : 2; endcase; State 2: LEDMARXA = 1; "MARXA case POLSADORMARXA == 1 : 2; POLSADORMARXA == 0 : 3; endcase; State 3: LEDMARXA =1; "PARADA case POLSADORMARXA == 1 : 2; (!POLSADORMARXA & !PASPERZERO) == 1 : 3; (!POLSADORMARXA & PASPERZERO) == 1 : 0; endcase;


172

"SEL·LECCIÓ DE TOPOLOGIA State_diagram TOP State 0: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA A case (CMP3 & !RETARD) == 1 : 0; (CMP3 & RETARD) == 1 : 1; (!CMP3) == 1 : 2; endcase; State 1: PRE = 0; "TOPOLOGIA A case (CMP3) == 1 : 1; (!CMP3) == 1 : 2; endcase; State 2: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA F case (CMP3) == 1 : 0; (!CMP3 & !RETARD) == 1 : 2; (!CMP3 & RETARD) == 1 : 3; endcase; State 3: PRE = 0; "TOPOLOGIA F case (CMP3) == 1 : 0 (!CMP3) == 1 : 3; endcase;


173

"Retard a l'activació d'interruptors State_diagram TEMP State 0: RETARD = 0; "INICI case (PRE == 1) & (AUX == 0) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 0) : 1; endcase; State 1: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 1) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 1) : 2; endcase; State 2: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 2) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 2) : 3; endcase; State 3: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 3) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 3) : 4; endcase; State 4: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 4) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 4) : 5; endcase; State 5: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 5) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 5) : 6; endcase; State 6: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 6) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 6) : 7; endcase; State 7: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 7) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 7) : 8; endcase;


174

State 8: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 8) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 8) : 9; endcase; State 9: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 9) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 9) : 10; endcase; State 10: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 10) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 10) : 11; endcase; State 11: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 11) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 11) : 12; endcase; State 12: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 12) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 12) : 13; endcase; State 13: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 13) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 13) : 14; endcase; State 14: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 14) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 14) : 15; endcase; State 15: RETARD = 1; case PRE == 0 : 1; PRE == 1 : 0; endcase; END


175

A1.4. Programa 3: 3 nivells i retard antisolapament ajustable MODULE tresnivb TITLE 'tres NIVELLS AMB AJUST DEL BLANQUING' "constants cl = .c.; "VARIABLES ALARMA1, ALARMA0 node istype 'reg,buffer'; T2, T1, T0 node istype 'reg,buffer'; MARXA1, MARXA0 node istype 'reg,buffer'; TOP3, TOP2, TOP1, TOP0 node istype 'reg,buffer'; TEMP3..TEMP0 node istype 'reg,buffer'; RETARD node; PRE node; SOBRECORRENT node; "entrades "CMP1 pin 42; CMP2 pin 44; "CMP3 pin 5; CMP4 pin 4; "CMP5 pin 6; RELLOTGE pin 11; POLSADORMARXA pin 26; PASPERZERO pin 32; IMAX1 pin 37; IMAX2 pin 43; AUX3..AUX0 pin 31,29,28,39 istype 'reg,buffer'; FRECDETECT pin 8; "sortides I1 pin 40; I2 pin 9; I3 pin 15; I4 pin 7; I5 pin 17; I6 pin 18; LEDALARMA pin 20; LEDMARXA pin 22; "Conjunts ALARMA = [ALARMA1, ALARMA0]; T = [T2, T1, T0]; TOP = [TOP3, TOP2, TOP1, TOP0]; AUX = [AUX3..AUX0]; TEMP = [TEMP3..TEMP0]; MARXA = [MARXA1, MARXA0];


176

Equations SOBRECORRENT = (IMAX1 & !IMAX2) # (!IMAX1 & IMAX2); FRECDETECT = (T==0) # (T==1); I1 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I3 & (((TOP == 0)&((T==1)#(T==2))) # (TOP == 1) # ((TOP == 4)&((T==1)#(T==2))) # (TOP == 5) )); I2 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I4 & (((TOP == 0)&((T==1)#(T==2))) # (TOP == 1) # ((TOP == 4)&((T==1)#(T==2))) # (TOP == 5) )); I3 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I1 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==3))) # (TOP == 3) # ((TOP == 6)&((T==1)#(T==3))) # (TOP == 7) )); I4 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I2 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==3))) # (TOP == 3) # ((TOP == 6)&((T==1)#(T==3))) # (TOP == 7) )); I5 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I6 & (((TOP == 4)&((T==2)#(T==3))) # (TOP == 5) # ((TOP == 6)&((T==2)#(T==3))) # (TOP == 7) )); I6 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I5 & (((TOP == 0)&((T==0)#(T==1))) # (TOP == 1) # ((TOP == 2)&((T==0)#(T==1))) # (TOP == 3) )); "Associacions a rellotge MARXA.clk = RELLOTGE; T.clk = RELLOTGE; TOP.clk = RELLOTGE; TEMP.clk = RELLOTGE; ALARMA.clk = RELLOTGE; "Diagrames d'estats State_diagram ALARMA State 0: LEDALARMA = 0; "NO ALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 1; endcase;


177

State 1: LEDALARMA = 0; "PREALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 2; endcase; State 2: LEDALARMA = 0; "PREALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 3; endcase; State 3: LEDALARMA = 1; "ALARMA case (SOBRECORRENT #(!SOBRECORRENT & POLSADORMARXA))== 1: 3; (!SOBRECORRENT & !POLSADORMARXA) == 1 : 0; endcase; "Marxa-parada State_diagram MARXA State 0: LEDMARXA = 0; "STANDBY case POLSADORMARXA == 0 : 0; POLSADORMARXA == 1 : 1; endcase; State 1: LEDMARXA = 0; "ARRANC case POLSADORMARXA == 0 : 0; (POLSADORMARXA & !PASPERZERO) == 1 : 1; (POLSADORMARXA & PASPERZERO) == 1 : 2; endcase; State 2: LEDMARXA = 1; "MARXA case POLSADORMARXA == 1 : 2; POLSADORMARXA == 0 : 3; endcase;


178

State 3: LEDMARXA =1; "PARADA case POLSADORMARXA == 1 : 2; (!POLSADORMARXA & !PASPERZERO) == 1 : 3; (!POLSADORMARXA & PASPERZERO) == 1 : 0; endcase; "SEL·LECCIÓ DE TOPOLOGIA State_diagram TOP State 0: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA A case (CMP2 & !RETARD) == 1 : 0; (CMP2 & RETARD) == 1 : 1; (!CMP2) == 1 : 4; endcase; State 1: PRE = 0; "TOPOLOGIA A case (CMP2) == 1 : 1; (!CMP2) == 1 : 4; endcase; State 2: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA C case (CMP2) == 1 : 0; (!CMP2 & CMP4 & !RETARD) == 1 : 2; (!CMP2 & CMP4 & RETARD) == 1 : 3; (!CMP4) == 1 : 6; endcase; State 3: PRE = 0; "TOPOLOGIA C case (CMP2) == 1 : 0; (!CMP2 & CMP4) == 1 : 3; (!CMP4) == 1 : 6; endcase;


179

State 4: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA D case (CMP2) == 1 : 0; (!CMP2 & CMP4 & !RETARD) == 1 : 4; (!CMP2 & CMP4 & RETARD) == 1 : 5; (!CMP4) == 1 : 6; endcase; State 5: PRE = 0; "TOPOLOGIA D case (CMP2) == 1 : 0; (!CMP2 & CMP4) == 1 : 5; (!CMP4) == 1 : 6; endcase; State 6: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA F case (CMP4) == 1 : 2; (!CMP4 & !RETARD) == 1 : 6; (!CMP4 & RETARD) == 1 : 7; endcase; State 7: PRE = 0; "TOPOLOGIA F case (CMP4) == 1 : 2 (!CMP4) == 1 : 7; endcase; State_diagram T State 0: "Topologia A case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 0; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 0; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 0; (TOP == 7) : 3; endcase;


180

State 1: "Topologia C case (TOP == 0) : 1; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 1; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 1; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 1; (TOP == 7) : 3; endcase; State 2: "Topologia D case (TOP == 0) : 2; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 2; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 2; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 2; (TOP == 7) : 3; endcase; State 3: "Topologia F case (TOP == 0) : 3; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 3; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 3; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 3; (TOP == 7) : 3; endcase;


181

"Retard a l'activació d'interruptors State_diagram TEMP State 0: RETARD = 0; "INICI case (PRE == 1) & (AUX == 0) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 0) : 1; endcase; State 1: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 1) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 1) : 2; endcase; State 2: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 2) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 2) : 3; endcase; State 3: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 3) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 3) : 4; endcase; State 4: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 4) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 4) : 5; endcase; State 5: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 5) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 5) : 6; endcase; State 6: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 6) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 6) : 7; endcase; State 7: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 7) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 7) : 8; endcase;


182

State 8: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 8) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 8) : 9; endcase; State 9: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 9) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 9) : 10; endcase; State 10: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 10) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 10) : 11; endcase; State 11: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 11) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 11) : 12; endcase; State 12: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 12) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 12) : 13; endcase; State 13: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 13) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 13) : 14; endcase; State 14: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 14) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 14) : 15; endcase; State 15: RETARD = 1; case PRE == 0 : 1; PRE == 1 : 0; endcase; END


183

A1.5. Programa 4: 4 nivells i retard antisolapament ajustable MODULE QUATRENIVELLSB TITLE 'QUATRE NIVELLS AMB AJUST DEL BLANQUING' "constants cl = .c.; "VARIABLES ALARMA1, ALARMA0 node istype 'reg,buffer'; T2, T1, T0 node istype 'reg,buffer'; MARXA1, MARXA0 node istype 'reg,buffer'; TOP3, TOP2, TOP1, TOP0 node istype 'reg,buffer'; TEMP3..TEMP0 node istype 'reg,buffer'; RETARD node; PRE node; SOBRECORRENT node; "entrades "CMP1 pin 42; CMP2 pin 44; CMP3 pin 5; CMP4 pin 4; "CMP5 pin 6; RELLOTGE pin 11; POLSADORMARXA pin 26; PASPERZERO pin 32; IMAX1 pin 37; IMAX2 pin 43; AUX3..AUX0 pin 31,29,28,39 istype 'reg,buffer'; FRECDETECT pin 8; "sortides I1 pin 40; I2 pin 9; I3 pin 15; I4 pin 7; I5 pin 17; I6 pin 18; LEDALARMA pin 20; LEDMARXA pin 22; "Conjunts ALARMA = [ALARMA1, ALARMA0]; T = [T2, T1, T0]; TOP = [TOP3, TOP2, TOP1, TOP0]; AUX = [AUX3..AUX0]; TEMP = [TEMP3..TEMP0]; MARXA = [MARXA1, MARXA0];


184

Equations SOBRECORRENT = (IMAX1 & !IMAX2) # (!IMAX1 & IMAX2); FRECDETECT = (T==0) # (T==2); I1 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I3 & (TOP == 1)); I2 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I4 & (((TOP == 0)&((T==0)#(T==1)#(T==2))) # (TOP == 1) # ((TOP == 2)&((T==0)#(T==1)#(T==2))) # (TOP == 3) # ((TOP == 4)&((T==0)#(T==1)#(T==2))) # (TOP == 5) )); I3 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I1 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 3) # ((TOP == 4)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 5) # ((TOP == 6)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 7) )); I4 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I2 & (TOP == 7)); I5 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I6 & (((TOP == 4)&((T==2)#(T==3))) # (TOP == 5) # ((TOP == 6)&((T==2)#(T==3))) # (TOP == 7) )); I6 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I5 & (((TOP == 0)&((T==0)#(T==1))) # (TOP == 1) # ((TOP == 2)&((T==0)#(T==1))) # (TOP == 3) )); "Associacions a rellotge MARXA.clk = RELLOTGE; T.clk = RELLOTGE; TOP.clk = RELLOTGE; TEMP.clk = RELLOTGE; ALARMA.clk = RELLOTGE; "Diagrames d'estats State_diagram ALARMA State 0: LEDALARMA = 0; "NO ALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 1; endcase;


185

State 1: LEDALARMA = 0; "PREALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 2; endcase; State 2: LEDALARMA = 0; "PREALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 3; endcase; State 3: LEDALARMA = 1; "ALARMA case (SOBRECORRENT #(!SOBRECORRENT & POLSADORMARXA))== 1: 3; (!SOBRECORRENT & !POLSADORMARXA) == 1 : 0; endcase; "Marxa-parada State_diagram MARXA State 0: LEDMARXA = 0; "STANDBY case POLSADORMARXA == 0 : 0; POLSADORMARXA == 1 : 1; endcase; State 1: LEDMARXA = 0; "ARRANC case POLSADORMARXA == 0 : 0; (POLSADORMARXA & !PASPERZERO) == 1 : 1; (POLSADORMARXA & PASPERZERO) == 1 : 2; endcase; State 2: LEDMARXA = 1; "MARXA case POLSADORMARXA == 1 : 2; POLSADORMARXA == 0 : 3; endcase;


186

State 3: LEDMARXA =1; "PARADA case POLSADORMARXA == 1 : 2; (!POLSADORMARXA & !PASPERZERO) == 1 : 3; (!POLSADORMARXA & PASPERZERO) == 1 : 0; endcase; "SEL·LECCIÓ DE TOPOLOGIA State_diagram TOP State 0: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA A case (CMP2 & !RETARD) == 1 : 0; (CMP2 & RETARD) == 1 : 1; (!CMP2) == 1 : 2; endcase; State 1: PRE = 0; "TOPOLOGIA A case (CMP2) == 1 : 1; (!CMP2) == 1 : 2; endcase; State 2: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA B case (CMP2) == 1 : 0; (!CMP2 & CMP3 & !RETARD) == 1 : 2; (!CMP2 & CMP3 & RETARD) == 1 : 3; (!CMP3) == 1 : 4; endcase; State 3: PRE = 0; "TOPOLOGIA B case (CMP2) == 1 : 0; (!CMP2 & CMP3) == 1 : 3; (!CMP3) == 1 : 4; endcase;


187

State 4: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA E case (CMP3) == 1 : 2 (!CMP3 & CMP4 & !RETARD) == 1 : 4; (!CMP3 & CMP4 & RETARD) == 1 : 5; (!CMP4) == 1 : 6; endcase; State 5: PRE = 0; "TOPOLOGIA E case (CMP3) == 1 : 2 (!CMP3 & CMP4) == 1 : 5; (!CMP4) == 1 : 6; endcase; State 6: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA F case (CMP4) == 1 : 4; (!CMP4 & !RETARD) == 1 : 6; (!CMP4 & RETARD) == 1 : 7; endcase; State 7: PRE = 0; "TOPOLOGIA F case (CMP4) == 1 : 4 (!CMP4) == 1 : 7; endcase; State_diagram T State 0: "Topologia A case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 0; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 0; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 0; (TOP == 7) : 3; endcase;


188

State 1: "Topologia B case (TOP == 0) : 1; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 1; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 1; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 1; (TOP == 7) : 3; endcase; State 2: "Topologia E case (TOP == 0) : 2; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 2; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 2; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 2; (TOP == 7) : 3; endcase; State 3: "Topologia F case (TOP == 0) : 3; (TOP == 1) : 0; (TOP == 2) : 3; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 3; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 3; (TOP == 7) : 3; endcase; "Retard a l'activació d'interruptors State_diagram TEMP State 0: RETARD = 0; "INICI case (PRE == 1) & (AUX == 0) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 0) : 1; endcase; State 1: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 1) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 1) : 2; endcase;


189

State 2: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 2) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 2) : 3; endcase; State 3: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 3) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 3) : 4; endcase; State 4: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 4) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 4) : 5; endcase; State 5: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 5) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 5) : 6; endcase; State 6: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 6) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 6) : 7; endcase; State 7: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 7) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 7) : 8; endcase; State 8: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 8) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 8) : 9; endcase; State 9: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 9) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 9) : 10; endcase;


190

State 10: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 10) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 10) : 11; endcase; State 11: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 11) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 11) : 12; endcase; State 12: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 12) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 12) : 13; endcase; State 13: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 13) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 13) : 14; endcase; State 14: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (AUX == 14) : 15; (PRE == 1) & (AUX != 14) : 15; endcase; State 15: RETARD = 1; case PRE == 0 : 1; PRE == 1 : 0; endcase; END


191

A1.6. Programa 5: 5 nivells i retard antisolapament ajustable MODULE cincniv TITLE 'cinc NIVELLS amb ajust de blanquing i filtre de emergencies,

interruptor i AUX' "----------------------------Constants----------------------------------- cl = .c.; "----------------------------VARIABLES----------------------------------- "Variable d'estat d'alarma

ALARMA1, ALARMA0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat de topologia

T2, T1, T0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat de topologia i pretopologia

TOP3, TOP2, TOP1, TOP0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat de marxa parada

MARXA1, MARXA0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat del retard a la commutació TEMP3..TEMP0 node istype 'reg,buffer'; "Valor del retard a aplicar a la commutació ret3..ret0 node istype 'reg,buffer'; "Variable d'estat del filtrat del interruptor de marxa parada

fparada3..fparada0 node istype 'reg,buffer'; "Hem efectuat el retard de commutació

RETARD node; "Estem en pretopologia

PRE node; "Alarma per sobrecorrent

SOBRECORRENT node; "------------------------------Entrades---------------------------------- CMP1 pin 42; "Entrada del Comparador 1 CMP2 pin 44; "Entrada del Comparador 2 CMP4 pin 4; "Entrada del Comparador 4 CMP5 pin 6; "Entrada del Comparador 5 RELLOTGE pin 11; "Entrada del oscil·lador pel clock POLSADORMARXA pin 26; "Entrada del interruptor PASPERZERO pin 32; "Entrada del detector de pas per zero IMAX1 pin 37; "Entrada del detector de sobrecorrent

"positiva IMAX2 pin 43; "Entrada del detector de sobrecorrent

"negativa AUX3..AUX0 pin 31,29,28,39 istype 'reg,buffer';

"Entrades auxiliars


192

"-----------------------------Sortides----------------------------------- FRECDETECT pin 8; "Sortida per llegir la freqüència de

"funcionament I1 pin 40; I2 pin 9; I3 pin 15; I4 pin 7; I5 pin 17; I6 pin 18; LEDALARMA pin 20; LEDMARXA pin 22; "---------------------------------Conjunts------------------------------- ALARMA = [ALARMA1, ALARMA0]; T = [T2, T1, T0]; TOP = [TOP3, TOP2, TOP1, TOP0]; ret = [ret3..ret0]; AUX = [AUX3..AUX0]; TEMP = [TEMP3..TEMP0]; MARXA = [MARXA1, MARXA0]; fparada = [fparada3..fparada0];


193

"--------------------------Equacions combinacionals---------------------- Equations "nomès podem tenir la 1 o la 2. Si tenim les dues serà culpa del soroll i "no en fem cas SOBRECORRENT = (IMAX1 & !IMAX2) # (!IMAX1 & IMAX2); "obtenim un tren d'impulsos en el que podem observar la freqüència del "canvi de topologia FRECDETECT = (T==2) # (T==5); I1 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I3 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==4))) # (TOP == 3) # ((TOP == 8)&((T==1)#(T==4))) # (TOP == 9))); I2 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I4 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==2)#(T==4)#(T==5))) # (TOP == 3) # ((TOP == 4)&((T==1)#(T==2)#(T==4)#(T==5))) # (TOP == 5) # ((TOP == 8)&((T==1)#(T==2)#(T==4)#(T==5))) # (TOP == 9) # ((TOP == 10)&((T==1)#(T==2)#(T==4)#(T==5))) # (TOP == 11) )); I3 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I1 & (((TOP == 4)&((T==2)#(T==3)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 5) # ((TOP == 6)&((T==2)#(T==3)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 7) # ((TOP == 10)&((T==2)#(T==3)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 11) # ((TOP == 12)&((T==2)#(T==3)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 13) )); I4 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I2 & (((TOP == 6)&((T==3)#(T==6))) # (TOP == 7) # ((TOP == 12)&((T==3)#(T==6))) # (TOP == 13))); I5 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I6 & (((TOP == 8)&((T==4)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 9) # ((TOP == 10)&((T==4)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 11) # ((TOP == 12)&((T==4)#(T==5)#(T==6))) # (TOP == 13) )); I6 = (!LEDALARMA & LEDMARXA & !I5 & (((TOP == 2)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 3) # ((TOP == 4)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 5) # ((TOP == 6)&((T==1)#(T==2)#(T==3))) # (TOP == 7) )); "----------------------------Associacions a rellotge--------------------- MARXA.clk = RELLOTGE; T.clk = RELLOTGE; TOP.clk = RELLOTGE; TEMP.clk = RELLOTGE; ALARMA.clk = RELLOTGE; fparada.clk = RELLOTGE; ret.clk = RELLOTGE;


194

"-----------------------------Diagrames d'estats------------------------- "Diagrama d'estats de l'ALARMA........................................... State_diagram ALARMA State 0: LEDALARMA = 0; "NO ALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 1; endcase; State 1: LEDALARMA = 0; "PREALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 2; endcase; State 2: LEDALARMA = 0; "PREALARMA case SOBRECORRENT == 0 : 0; SOBRECORRENT == 1 : 3; endcase; State 3: LEDALARMA = 1; "ALARMA case (SOBRECORRENT #(!SOBRECORRENT & POLSADORMARXA))== 1: 3; (!SOBRECORRENT & !POLSADORMARXA) == 1 : 0; endcase;


195

"Diagrama d'estats del Marxa-parada...................................... State_diagram MARXA State 0: LEDMARXA = 0; "STANDBY case fparada != 1 : 0; fparada == 1 : 1; endcase; State 1: LEDMARXA = 0; "ARRANC case fparada != 1 : 0; ((fparada == 1) & !PASPERZERO) == 1 : 1; ((fparada == 1) & PASPERZERO) == 1 : 2; endcase; State 2: LEDMARXA = 1; "MARXA case (fparada != 0) : 2; (fparada == 0) : 3; endcase; State 3: LEDMARXA =1; "PARADA case (fparada != 0) : 2; ((fparada == 0) & !PASPERZERO) == 1 : 3; ((fparada == 0) & PASPERZERO) == 1 : 0; endcase;


196

"Diagrama d'estats de la SEL·LECCIÓ DE TOPOLOGIA......................... State_diagram TOP State 0: PRE = 0; "ALARMA goto 10; State 1: PRE = 0; "Parada goto 10; State 2: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA A case (CMP1 & !RETARD) == 1 : 2; (CMP1 & RETARD) == 1 : 3; (!CMP1) == 1 : 4; endcase; State 3: PRE = 0; "TOPOLOGIA A case (CMP1) == 1 : 3; (!CMP1) == 1 : 4; endcase; State 4: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA B case (CMP1) == 1 : 2; (!CMP1 & CMP2 & !RETARD) == 1 : 4; (!CMP1 & CMP2 & RETARD) == 1 : 5; (!CMP2) == 1 : 6; endcase; State 5: PRE = 0; "TOPOLOGIA B case (CMP1) == 1 : 2; (!CMP1 & CMP2) == 1 : 5; (!CMP2) == 1 : 6; endcase; State 6: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA C case (CMP2) == 1 : 4; (!CMP2 & CMP4 & !RETARD) == 1 : 6;


197

(!CMP2 & CMP4 & RETARD) == 1 : 7; (!CMP4) == 1 : 10; endcase; State 7: PRE = 0; "TOPOLOGIA C case (CMP2) == 1 : 4; (!CMP2 & CMP4) == 1 : 7; (!CMP4) == 1 : 10; endcase; State 8: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA D case (CMP2) == 1 : 4 (!CMP2 & CMP4 & !RETARD) == 1 : 8; (!CMP2 & CMP4 & RETARD) == 1 : 9; (!CMP4) == 1 : 10; endcase; State 9: PRE = 0; "TOPOLOGIA D case (CMP2) == 1 : 4; (!CMP2 & CMP4) == 1 : 9; (!CMP4) == 1 : 10; endcase; State 10: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA E case (CMP4) == 1 : 8 (!CMP4 & CMP5 & !RETARD) == 1 : 10; (!CMP4 & CMP5 & RETARD) == 1 : 11; (!CMP5) == 1 : 12; endcase; State 11: PRE = 0; "TOPOLOGIA E case (CMP4) == 1 : 8 (!CMP4 & CMP5) == 1 : 11; (!CMP5) == 1 : 12; endcase; State 12: PRE = 1; "PRETOPOLOGIA F case


198

(CMP5) == 1 : 10 (!CMP5 & !RETARD) == 1 : 12; (!CMP5 & RETARD) == 1 : 13; endcase; State 13: PRE = 0; "TOPOLOGIA F case (CMP5) == 1 : 10 (!CMP5) == 1 : 13; endcase; State 14: PRE = 0; goto 10; State 15: PRE = 0; goto 10;


199

"Diagrama d'estats on guardem la topologia actual. Ho farem servir per "mantenir activats els enterruptors que no cal que es desactivin a "pretopologia State_diagram T State 0: "Alarma case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 7; (TOP == 2) : 0; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 0; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 0; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 0; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 0; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 0; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 0; (TOP == 15) : 0; endcase; State 1: "Topologia A case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 7; (TOP == 2) : 1; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 1; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 1; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 1; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 1; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 1; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 0; (TOP == 15) : 0; endcase;


200

State 2: "Topologia B case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 7; (TOP == 2) : 2; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 2; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 2; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 2; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 2; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 2; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 0; (TOP == 15) : 0; endcase; State 3: "Topologia C case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 7; (TOP == 2) : 3; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 3; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 3; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 3; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 3; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 3; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 0; (TOP == 15) : 0; endcase; State 4: "Topologia D case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 7; (TOP == 2) : 4; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 4; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 4; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 4; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 4; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 4; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 0; (TOP == 15) : 0; endcase;


201

State 5: "Topologia E case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 7; (TOP == 2) : 5; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 5; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 5; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 5; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 5; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 5; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 0; (TOP == 15) : 0; endcase; State 6: "Topologia F case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 7; (TOP == 2) : 6; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 6; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 6; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 6; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 6; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 6; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 0; (TOP == 15) : 0; endcase; State 7: "Parada case (TOP == 0) : 0; (TOP == 1) : 7; (TOP == 2) : 7; (TOP == 3) : 1; (TOP == 4) : 7; (TOP == 5) : 2; (TOP == 6) : 7; (TOP == 7) : 3; (TOP == 8) : 7; (TOP == 9) : 4; (TOP == 10) : 7; (TOP == 11) : 5; (TOP == 12) : 7; (TOP == 13) : 6; (TOP == 14) : 0; (TOP == 15) : 0; endcase;


202

"Diagrama d'estats del Retard a l'activació d'interruptors............... State_diagram TEMP State 0: RETARD = 0; "INICI case (PRE == 1) & (ret == 0) : 15; (PRE == 1) & (ret != 0) : 1; endcase; State 1: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 1) : 15; (PRE == 1) & (ret != 1) : 2; endcase; State 2: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 2) : 15; (PRE == 1) & (ret != 2) : 3; endcase; State 3: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 3) : 15; (PRE == 1) & (ret != 3) : 4; endcase; State 4: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 4) : 15; (PRE == 1) & (ret != 4) : 5; endcase; State 5: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 5) : 15; (PRE == 1) & (ret != 5) : 6; endcase; State 6: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 6) : 15; (PRE == 1) & (ret != 6) : 7; endcase; State 7: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 7) : 15; (PRE == 1) & (ret != 7) : 8; endcase;


203

State 8: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 8) : 15; (PRE == 1) & (ret != 8) : 9; endcase; State 9: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 9) : 15; (PRE == 1) & (ret != 9) : 10; endcase; State 10: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 10) : 15; (PRE == 1) & (ret != 10) : 11; endcase; State 11: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 11) : 15; (PRE == 1) & (ret != 11) : 12; endcase; State 12: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 12) : 15; (PRE == 1) & (ret != 12) : 13; endcase; State 13: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 13) : 15; (PRE == 1) & (ret != 13) : 14; endcase; State 14: RETARD = 0; case (PRE == 1) & (ret == 14) : 15; (PRE == 1) & (ret != 14) : 15; endcase; State 15: RETARD = 1; case PRE == 0 : 1; PRE == 1 : 0; endcase;


204

"Diagrama d'estats pel filtrat polsador parada.......................... State_diagram fparada State 0: "polsador parada case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 0; endcase; State 1: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 2; endcase; State 2: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 3; endcase; State 3: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 4; endcase; State 4: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 5; endcase; State 5: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 6; endcase; State 6: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 7; endcase; State 7: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 8; endcase;


205

State 8: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 9; endcase; State 9: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 10; endcase; State 10: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 11; endcase; State 11: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 12; endcase; State 12: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 13; endcase; State 13: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 14; endcase; State 14: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 15; endcase; State 15: case POLSADORMARXA : 1; !POLSADORMARXA : 0; endcase;


206

"Diagrama d'estats per l'assegurament entrada aux. Nomès permetrem canvis "al estat següent per evitar canvis deguts al soroll..................... State_diagram ret State 0: case (AUX == 15) : 15; ((AUX != 1) & (AUX != 15)) : 0; (AUX == 1) : 1; endcase; State 1: case (AUX == 0) : 0; ((AUX != 0) & (AUX != 2)) : 1; (AUX == 2) : 2; endcase; State 2: case (AUX == 1) : 1; ((AUX != 1) & (AUX != 3)) : 2; (AUX == 3) : 3; endcase; State 3: case (AUX == 2) : 2; ((AUX != 2) & (AUX != 4)) : 3; (AUX == 4) : 4; endcase; State 4: case (AUX == 3) : 3; ((AUX != 3) & (AUX != 5)) : 4; (AUX == 5) : 5; endcase; State 5: case (AUX == 4) : 4; ((AUX != 4) & (AUX != 6)) : 5; (AUX == 6) : 6; endcase; State 6: case (AUX == 5) : 5; ((AUX != 5) & (AUX != 7)) : 6; (AUX == 7) : 7; endcase;


207

State 7: case (AUX == 6) : 6; ((AUX != 6) & (AUX != 8)) : 7; (AUX == 8) : 8; endcase; State 8: case (AUX == 7) : 7; ((AUX != 7) & (AUX != 9)) : 8; (AUX == 9) : 9; endcase; State 9: case (AUX == 8) : 8; ((AUX != 8) & (AUX != 10)) : 9; (AUX == 10) : 10; endcase; State 10: case (AUX == 9) : 9; ((AUX != 9) & (AUX != 11)) : 10; (AUX == 11) : 11; endcase; State 11: case (AUX == 10) : 10; ((AUX != 10) & (AUX != 12)) : 11; (AUX == 12) : 12; endcase; State 12: case (AUX == 11) : 11; ((AUX != 11) & (AUX != 13)) : 12; (AUX == 13) : 13; endcase; State 13: case (AUX == 12) : 12; ((AUX != 12) & (AUX != 14)) : 13; (AUX == 14) : 14; endcase;


208

State 14: case (AUX == 13) : 13; ((AUX != 13) & (AUX != 15)) : 14; (AUX == 15) : 15 endcase; State 15: case (AUX == 14) : 14; ((AUX != 14) & (AUX != 0)) : 15; (AUX == 0) : 0 endcase; END

Ondulador Multinivell Asimètric de 1kW amb Plataforma de...

Documents

Transcript of Ondulador Multinivell Asimètric de 1kW amb Plataforma de...