Download 7.- Puente monofásico actuando como inversor[10]. Sea Un

ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR. DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA
RELACIÓN DE PROBLEMAS Y SIMULACIONES: ELECTRÓNICA
INDUSTRIAL APLICADA: Convertidores estáticos.(ampliación)

El alumno deberá de entregar como trabajo de caso los apartados 1,2,3,6,10,16
REPASO CONCEPTOS FUNDAMENTALES[4,9]:
FOURIER
Para algunos de los apartados utilizaremos el tutorial en Java. “ Interactive Power Electronics Seminar
(iPES). http://www.ipes.ethz.ch “Johann W. Kolar and Uwe Drofenik , Power Electronic Systems
Laboratory (PES). Swiss Federal Institute of Technology Zurich (ETH Zurich).
1.- Realizar el apartado de teoria de señales en electrónica de potencia: Análisis de Fourier de una señal
pulsante. Ir observando las componentes armónicas de las diferentes formas de onda y ver la influencia de la
simetria sobre el contenido de armónicos y de la componente dc . ( capturar alguna de las pantallas y realizar
los comentarios oportunos).[9]
Ilustración 1.- http://www.ipes.ethz.ch
2.-
Determinar la serie de fourier, para una señal periodica rampa de valor de pico 10 voltios [4]
solución : f (t )  5 
3.-
10 sen wt 10 sen 2wt 10 sen 3wt


...

2
3
Hallar la serie trigonometrica de una onda senoidal rectificada y dibujar su espectro de frecuencias[4]
solución : f (t ) 
vm   sen( wt ) 2 cos( 2wt ) 2 cos( 4wt ) 2 cos(6wt )




1 
 
2
3
15
35

4.A un circuito con carga RL en el que R=5 ohm. Y L=0.02H se aplica una tensión v= 100 + 20 sen wt + 25
sen3wt voltios, siendo w= 500 rad/seg. Determinar la intensidad de corriente y la potencia media ( activa).[4]
solución : i (t )  20  4.48 sen( wt  63.4º )  0.23 sen( 3wt  80.5º ); P  2053w
5.La onda de tensión cosenoidal rectificada se aplica a
un circuito serie R= 2K, y L=10H. utilizando la serie
trigonométrica de fourier, obtener la tensión en bornes de la
resistencia. Representar el espectro de frecuencias de la tensión
aplicada VR para mostrar el efecto de la autoinducción en los
armónicos w=377 rad/seg.[Ref.4]
6.- SIMULACIÓN JAVA:
Con este applet de Java desarrollo en serie de Fourier
introduciremos los coeficientes de fourier de las ondas
calculadas en los ejercicios 2 y 3, y comprobaremos
como se va conformando la señal
Convertidores estáticos: Ampliación. Prof Aguilar Peña 1
RECTIFICACIÓN (MODO INVERSOR)
7.- Puente monofásico actuando como inversor[10]. Sea Un rectificador monofásico totalmente controlado con carga
RLV, en la que V= -110 la tensión generada por un conjunto de células solares. Las células son capaces de producir
1000W. El generador de alterna presenta un tensión eficaz de 120v. R=0.5 Ohm y L es lo suficientemente grande como
para que la corriente de carga la podamos considerar continua. Determinar el angulo de disparo  para que el conjunto
de células solares entregue 1KW. Determinar la potencia transferida al sistema de alterna y las perdidas en la
resistencia. Suponer los SCR ideales.
Solución: =165.5º; Pca=959w; PR=41W.
8.- Un rectificador trifásico controlado presenta una tensión eficaz de entrada de 480v a 50 Hz. La carga está formada
por una resistencia en serie con una bobina, siendo R= 10  y L=50mH.a.- Determinar el ángulo de disparo necesario
para producir una corriente media de 50 A. En la carga b.- Determine la amplitud de los armónicos n=6 y n=12 c.verificar que el diseño es correcto utilizando Pspice [10] [3phcont.cir]
9.- Realizar ejercicio simulación Mohan nº 13 ( rectificador trifásico) [ 3] [THYRECT3.CIR]
CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA [2,3]
10.- Realizaremos del tutorial en Java. “ Interactive Power Electronics Seminar (iPES).
http://www.ipes.ethz.ch El apartado Boost-Type PFC. Comentar [9]
11.-Ejercicio nº 66 (FILTER_1.CIR)de Mohan. Filtro activo [4]
12.- Ejercicio nº67 (SINRECT.CIR)PFC de Mohan [4]
CONMUTACIÓN[2,7]:
13.En el rectificador monofásico de la figura Vs= 120v a 50 Hz Ls=1mH e Id=10A. Calcular el ángulo de
conmutación u, la tensión media en la carga y la potencia entregada a la carga Pd. ¿ Cuál es el porcentaje de caida de
tensión, en la tensión media en la carga debido a Ls?.[7]
Solución: 106v; 1060w; 1.85%
14.- En el rectificador trifásico de la figura, la tensión eficaz
de linea es 380 v. 50 Hz, la fuerza electromotriz en la carga
E=400v. y la inductancia de fuente de una fase Ls=0.5mH.
Suponer que Ld es muy grande para suponer que la
intensidad que circula por la carga es constante id(t)=Id.
Calcular angulo de disparo y angulo de extinción de uno de
los tiristores respectivamente, si el consumo de potencia es de
55Kw.[7]
Solución: =137.7º ; = 35º
Convertidores estáticos: Ampliación. Prof Aguilar Peña 2
15. El circuito de la figura está alimentado con un sistema trifásico de tensiones 120v, 50 Hz. Si Ls=5mH e Id=10ª, para
los siguientes valores del angulo de disparo 45º, 135º, obtener las formas de onda va, ia y vd, así como el cálculo de Vd
y u, tensión media en la carga e intervalo de conmutación.[7]
Solución: =45º ( =8.1ºº Vd=90.90v) : =135º ( =9.58º Vd=-105v)
16.-SIMULACIÓN LABORATORIO[6]:Utilizaremos para esta practica el programa de simulación desarrolado por la
Ilustración 2.- http://iee.edu.uy
universidad de Uruguay. Simeep ( ConRed) (Convertidores conmutados por red).Este programa esta desarrollado en
entorno Help de windows enlazado con ejecutables realizados en Pascal.




Lee y observa detenidamente la simulación sobre puente de tiristores con Id cte. ( Con Red 31.exe)
Realizar el apartado 3.5 Ejemplo de control de disparo comando arco-coseno ( ConRed 36.exe). Observar como
varia la tensión de salida en la carga cuando producinos variaciones de la señal de referencia.
Fenomeno de conmutación: Recorreremos los diferentes apartados experimentando los diferentes efectos
estudiados en teoría ( se aconseja leer detenidamente el texto e ir realizando las diferentes simulaciones)
Interacción con la red: apartado 5.2.
ARMONICOS[2,7]:
17.Calcular la tensión de distorsión ( suma de todos los
armónicos) en el punto de acoplamiento común del siguiente
circuito. Aquí Vs=120v a 50 Hz Ls1=Ls2=1mH y el lado de
continua del rectificador se representa por una fuente de corriente de
10A. Suponer que la intensidad consumida por la carga " otros
equipos" es prácticamente senoidal.
18.SIMULACION LABORATORIO:
Utilizaremos de nuevo el programa Simeep
(ConRed).






 5.3. Generación de armónicos de corriente
Contenido de armónicos de corriente u=0 y u>0
Simulación: Contenido armónico de iR
Armónicos de corriente y armónicos de tensión
Convertidor con diodo de rueda libre y Puente mixto
Simulación: Puente con diodo de rueda libre
Simulación: Puente Mixto
Convertidores estáticos: Ampliación. Prof Aguilar Peña 3
REFERENCIAS.1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Aguilar, J.D y otros; Electrónica de Potencia: Convertidores AC/DC. Colección apuntes de
universidad 12 1995/96 Servicio de Publicaciones de Universidad de Jaén.
Mohan,N; Undeland,J; Robbins,L; Power electronics Converter Application and Desing. Jhon Wiley
& Sons.
Mohan, N; Power electronics: Computer Simulación, Analisys and Education using Pspice. Minnesota
Power Electronics & Education.
Minister, J.A; Circuitos eléctricos. Serie Schaum. MacGraw-Hill.
Fisher; Power electronics. PWS-KENT.
Romero, J.J; Rodriguez, A; Curso asistido con simulaciones dinámicas interactivas sobre el tema "
Convertidores conmutados por red".Facultad de Ingenieria Electrica. Universidad de la republica
oriental de Uruguay.http://www.iee.edu.uy
Abellan, A y otros. Problemas resueltos de electrónica de potencia. Universidad Politecnica de
Valencia. Colección: Libro docente.SPUPV 97.562
M.H.Rashid.; Spice for power electronics and electric power; Prentice Hall
“ Interactive Power Electronics Seminar (iPES). http://www.ipes.ethz.ch “Johann W. Kolar and Uwe
Drofenik Power Electronic Systems Laboratory (PES). Swiss Federal Institute of Technology Zurich
(ETH Zurich).
D.Hart; Electrónica de Potencia. Prentice Hall.2001
Convertidores estáticos: Ampliación. Prof Aguilar Peña 4