Conversor ac ac

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
.
1
CONVERSOR AC/AC TRIFÁSICO TOTALMENTE CONTROLADO
Gustavo Caiza
gcaiza@ups.edu.ec
Jorge Flores
jorgeflores12@hotmail.com
Oscar Moreno
oscar_moreno18@yahoo.es
Lucia Gallo
luciagallo39@hotmail.com
Rodrigo Borja
rod_8907@hotmail.es
RESUMEN: En este proyecto se realiza la
implementación y simulación de un Conversor AC/AC
trifásico totalmente controlado, la implementación se lo
realizara en los módulos de Laboratorio de Electrónica
de Potencia, de la Universidad Politécnica Salesiana, se
tomara datos de voltaje y corriente en la carga
utilizando el osciloscopio a diferentes ángulos de
disparo de los tiristores, además haciendo uso del
software Matlab con su librería Simulink se analizaran
los resultados prácticos y simulados.
PALABRAS CLAVE: Conversor, Simulink.
1 INTRODUCCIÓN
En este proyecto se procede a implementar un
conversor AC/AC trifásico en el cual se utilizara una
carga resistiva de 100 ohmios y un voltaje de entrada de
110v por fase, se observara en el osciloscopio las
formas de onda y mediciones de voltaje y corriente para
el circuito implementado, además se simulara el circuito
en matlab y se comprobara los resultados.
Mediante el uso de software dedicado es posible
simular diferentes configuraciones de circuitos
electrónicos de potencia como rectificadores,
conversores, controladores, permitiendo modificar las
variables de funcionamiento de los mismos que sirven
para encontrar un funcionamiento óptimo, sin
desperdicio de energía. Además de servir como
herramienta didáctica y de diseño.
Se utilizó el software Simulink él tiene un gran
campo de aplicación en la simulación numérica de
sistemas de ingeniería, encontrando entre sus
herramientas a dispositivos eléctricos y electrónicos.
Para la implementación se utilizó un banco didáctico de
electrónica de potencia que contiene tiristores, fuentes
de energía trifásica, cargas resistivas e inductivas.
Además de una interfaz que permite visualizar las
señales que se generan en todos sus dispositivos.
2 MARCO TEORICO
2.1 CONVERSORES AC/ AC
Los conversores AC/AC tiene voltaje alterno de
entrada y suministra a otro sistema corriente alterna con
amplitud, frecuencia o fase diferente alterna, Los
controladores trifásicos de onda completa totalmente
controlados permiten recortar la onda de energía AC de
entrada para entregar de forma eficiente a una carga
alterna controlando la tensión, la corriente y la potencia
media. Su funcionamiento se realiza con el uso de
interruptores electrónicos conectan y desconectan la
fuente a intervalos regulares cada semiciclo de tres
ondas senoidales a 60 [Hz] cada una de ella con un
desfase de 120 grados. Esta conmutación se produce
mediante un esquema denominado control de fase que
tiene como efecto eliminar parte de la forma de onda de
la fuente antes de alcanzar la carga. Su operación se
basa en la conexión y desconexión a intervalos
regulares de la fuente sobre la carga. Los elementos
electrónicos típicos de funcionamiento se clasifican en
dos tipos: Controlado (SCR o TRIAC). [1]
Figura 1. Esquema controlador trifásico de onda
completa totalmente controlado. Elaborado por el autor.
Ecuaciones
[1] vrms=vf√(1/π) (π-α)+(sen(α))/2
[2] Irms=Vrms/R
[3] S=Irms*Vrms
[4] fp=P/S

.
2
3 DESARROLLO
3.1 SIMULACIÓN
Con el uso del software Matlab y su herramienta
grafica Simulink es posible replicar de forma numérica el
funcionamiento de los dispositivos electrónicos de
potencia, permitiendo el uso de herramientas
encontradas en un multímetro y sumado a la posibilidad
de observar las formas de onda de forma generadas en
el circuito
A continuación de la figura se indica el diagrama
del circuito simulado.
Figura 2.Diagrama de bloques en Simulink del
Controlador trifásico de onda completa
Se realizó la simulación para un ángulo de disparo
de 45 ° visualizando las siguientes graficas de
corriente y voltaje en la carga de la fase R.
Figura 3. Voltaje en la carga en la fase R
Figura 4. Corriente en la carga en la fase R
3.2 IMPLEMENTACIÓN
La implementación se lo realizo en los módulos de
la marca K&I, se utilizó 6 SCR, el modulo trifásico
generador de pulsos, fuente trifásica de
alimentación y carga resistiva.
Figura 5. Modulos K&I
El circuito del controlador se realizó en un banco
didáctico que dispone de dispositivos electrónicos de
potencia (tiristores), además posee una fuente de voltaje
trifásica en conjunto con resistencias eléctricas, tal como
se muestra en la figura 6.
Figura 6. Implementación del circuito
Se obtuvo las siguientes formas de onda que se
visualizaron en el osciloscopio
Figura 7. Formas de onda voltaje en la carga fase
R y T

.
3
4 RESULTADOS
Tabla 1. Voltaje VRMS
Tabla 1. Corriente IRMS
IRMS EN LA CARGA
Angulo
Disparo
Matlab
Scrip Simulink
Medición
Circuito
Error
Relativo
0 1,3 1,26 1,4 0,1
15 1,28 1,265 1,3 0,026923077
30 1,27 1,25 1,28 0,0234375
45 1,23 1,224 1,24 0,012903226
60 1,16 1,15 1,17 0,017094017
75 1,1 1 1,2 0,166666667
90 0,9 0,6 1 0,4
5 CONCLUSIONES
- Al utilizar el software Simulink se puede simular
los circuitos bajo condiciones que en la
práctica es difícil observar el comportamiento,
como es el caso al utilizar cargas altamente
inductivas.
- Con una carga puramente resistiva, la forma de
onda de voltaje y corriente obtenidos sobre la
carga son similares pero a diferente escala.
- Para disparar los SCR se debe tener en cuenta
el desfase que existe al ser un sistema
trifásico, y además el orden al seleccionar los
SCRs.
6 REFERENCIAS
[1] Odon Condori “Facultad Nacional De Ingenieria”, Electronica
de potencia I, disponible en:
http://docentes.uto.edu.bo/ocondoric/wp-
content/uploads/TEMA_6.pdf
[2] Trujillo F ”Convertidor CA/CA”, Universidad de Malaga,
disponible en: http://ocw.uma.es/ingenierias/electronica-de-
potencia/material-de-clase-
1/Tema7_ConvertidoresAlternaAlterna2.pdf
VRMS EN LA CARGA
Angulo
Disparo
Matlab
Scrip Simulink
Medición
Circuito
Error
Relativo
0 223 218,8 225 0,027555556
15 220 218,2 223 0,021524664
30 218 214 216 0,009259259
45 206 203 208 0,024038462
60 186 183,9 190 0,032105263
75 160 155 165 0,060606061
90 85 80 87 0,08045977

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