ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO

INTEGRANTES:

LUIS CAIZA

LEONARDO FLORES

GERMAN ONCE

MATERIA:

CONTROL ELECTRONICO DE POTENCIA

CARRERA:

ING.ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN

NIVEL:

SEPTIMO

PARALELO:

“B”

Tabla de contenido

1. TEMA ........................................................................................................................................... 3

2. OBJETIVOS ................................................................................................................................... 3

General .................................................................................................................................... 3

3. Resumen ..................................................................................................................................... 3

4. Abstract ....................................................................................................................................... 3

5. Marco Teórico ............................................................................................................................. 4

6. Materiales: .................................................................................................................................. 5

7. Procedimiento ............................................................................................................................ 5

8. Análisis de resultados: .............................................................................................................. 10

9. Conclusiones: ............................................................................................................................ 11

10. Recomendaciones: ................................................................................................................ 11

11. Bibliografía. ........................................................................................................................... 12

1. TEMA

Conversor AC/DC monofásico de media onda no controlado y controlado, para la

entrega de potencia a diferentes tipos de cargas.

2. OBJETIVOS

General

Diseñar un cicloconversor de frecuencia variable utilizando SCR’s como dispositivos de disparo y controlados a través de un Microcontrolador.

Específicos

Obtención de una tensión con frecuencia constante a partir de un alternador de velocidad variable.

Realizar un circuito detector de cruce por cero y que a su vez identifique el ciclo positivo y negativo de la red monofásica.

Implementar la parte de potencia del cicloconvertidor con los rectificadores controlados SCR’s.

Diseñar un programa en lenguaje “C” capaz de identificar los flancos positivos y negativos de una señal para generar pulsos que disparen los SCR’s a frecuencias variables.

Verificar las frecuencias generadas por el cicloconvertidor.

3. Resumen

El presente informe aborda el diseño de un cicloconversor, para los cuales se utilizó SCR’s (Silicon Controled Rectifier) como dispositivo de conmutación. Para el control de disparo de los

SCR se diseñó un programa en lenguaje “C” el cual fue implementado en el mocrocontrolador PIC 16F877A. El funcionamiento del cicloconvertidor implica que la entrada en conducción de

un tiristor debe provocar automáticamente el bloqueo del que ha entrado en conducción

anteriormente, generando frecuencias menores a la proporcionada por la red monofásica.

4. Abstract

The formless present approaches the design of a cicloconvertidor composed by two rectifiers in

antiparallel; for which there was in use SCR (Silicon Controlled Rectifier) as device of

commutation. For the control of shot of the SCR there designed a program in language "C" who

was implemented in the microcontroller PIC 16F877A. The functioning of the cicloconvertidor

implies that the entry in conduction of a tiristor must provoke automatically the blockade of

the one that has entered conduction previously, generating minor frequencies to provided by

the single-phase network.

5. Marco Teórico

Conversor AC/DC

Introducción

En muchas aplicaciones se necesita disponer de potencia eléctrica de frecuencia, fija o

variable, pero distinta característica que la suministrada por el generador que se dispone.

Por tanto deberemos colocar un dispositivo entre la red eléctrica y la carga de forma que

se transforme la energía eléctrica cambiando su frecuencia según sea necesario. El

cicloconvertidor es capaz de proporcionar una corriente alterna mono o polifásica de

amplitud y frecuencia regulables, a partir de un generador de c.a. La principal aplicación

de los cicloconvertidores se da en el control a baja velocidad de grandes motores de c.a.,

donde es preciso variar la amplitud de la tensión proporcionalmente a la frecuencia.

Un rectificador con tiristores, de índice de pulsación igual a p, suministra una tensión rectificada

u'd formada por p fragmentos idénticos de senoide, por cada período T de las tensiones de

alimentación. El valor medio de la tensión es proporcional al coseno del ángulo

de retardo al cebado de los tiristores:

Si se varía de cero a desde cero hasta π-β, siendo β el ángulo de seguridad, la tensión varía

entre Udo y un valor próximo. Pero la corriente que puede suministrar el rectificador es

unidireccional.

Para poder invertir la corriente de salida, se montan en antiparalelo dos rectificadores (Fig. 1). El

primero, llamado rectificador directo o positivo, suministra la corriente i' a la carga cuando esta

solicita una corriente positiva. El segundo, llamado rectificador inverso o negativo, suministra la

corriente i' cuando esta es negativa.

FIGURA 1. Diagrama de potencia del cicloconvertidor

En los montajes con corriente de circulación, se ceban de forma permanente los tiristores de los

dos rectificadores. Resulta de ello una corriente de circulación de la que se limita su valor

mediante inductancias.

En los montajes sin corriente de circulación, solo se ceban los tiristores del rectificador que

suministra la corriente i' solicitada por la carga y se inhibe el control de los otros. Una “lógica de inversión” aplica o suprime el control de uno u otro de los grupos de tiristores según el sentido de la corriente i'. Resulta de ello un pequeño “tiempo muerto” durante el cual no conduce ningún rectificador, en cada paso de i' por cero.

6. Materiales:

SCR´S

Diodos

Puente rectificador

Transformador

Opto acoplador

PIC16f877A

LCD

Resistencia de potencia

Lámpara

Motor DC

Cables de Conexión

Resistencias

Potenciómetros

Fuente AC

Osciloscopio

7. Procedimiento

SIMULACION EN PROTEUS ETAPA DE CONTROL

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CVREF4

RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

1

(1)

OF

FO

N1 2 3 4 5 6

7

DSW1DIPSWC_6

A0

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A15

B0[0..7]

B1[0..7]

B2[0..7]

B3[0..7]

FIGURA 3. Simulación Etapa de control con el PIC 16F877A

FRECUENCIA DE 30 Hz (1/2)

FIGURA 4. Frecuencia De 30 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus

FRECUENCIA DE 20 Hz (1/3)

FIGURA 5. Frecuencia De 20 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus

FRECUENCIA DE 15 Hz (1/4)

FIGURA 6. Frecuencia De 15 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus

FRECUENCIA DE 12 Hz (1/5)

FIGURA 7. Frecuencia De 12 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus

FRECUENCIA DE 10 Hz (1/6)

FIGURA 8. Frecuencia De 15 Hz Visto en el Analizador Digital de Proteus

1. ETAPA DE POTENCIA DEL CICLOCONVERTIDOR

FIGURA 9. Diagrama Circuito detector de cruce por cero e identificador de ciclos

Para acoplar la etapa de control con la etapa de potencia se utilizaron optoacopladores entre la salida

de cada uno de los puertos del microcontrolador (puerto B) y sus SCR’s correspondientes. Para encontrar la resistencia entre Ánodo y compuerta de cada SCR fue necesario hallar la corriente Igt y el

voltaje Vgt de cada uno de los tiristores a través de un circuito de prueba.

Figura 10. Simulación Circuito de Prueba SCR

Con la ecuación (1) se calcula la resistencia Rg, el Vgt y la Igt son los valores máximos proporcionados

en la hoja de datos del fabricante. Para determinar el Vgt real se varia la resistencia Rg y se cierra el

pulsador, si no se enciende el LED1 es necesario variar de nuevo la resistencia Rg, hasta conseguir que

se encienda el LED1; cuando se encienda se debe medir los valores del Vgt e Igt tal y como se muestra en

la figura 1.1.

Los valores prácticos de esta medición dieron como resultados distintos Vgt e Igt para lo cual se eligió

el mayor voltaje y la mayor corriente ya que esto garantiza que todos los SCR’s se enciendan en el instante de tiempo determinado por la etapa de control.

4.09mA

Vgt =0.7 V

El voltaje de la red monofásica al cual se enciende cada uno de los SCR’s es: Vp=28,7 V

Con lo cual:

D1

RA

1kΩ

Rg

435Ω

LED1

Vg4 V

V20 V

U1

DC 1e-009Ohm

5.805m A

+ -

U2DC 10MOhm1

.475

V

+-

J1

Key = A

8. Análisis de resultados:

El objetivo del proyecto se basaba en variar la frecuencia del cicloconvertidor, lo cual se pudo

observar en el osciloscopio tal y como se ve en las siguientes graficas:

Figura 11. Pulsos generados a la salida del optodarlington (AZUL) vs Señal en la carga con frecuencia

de 30 Hz (AMARILLA)

Figura 12. Pulsos generados a la salida del optodarlington(AZUL) vs Señal en la carga con

frecuencia de 15 Hz (AMARILLA)