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• Jonathan Campos

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CONTROLADORES DC - DC Alex Caisaguano, Aldo Gamboa, Edwin Herrera, Juan Pablo Rodríguez Escuela de Ingeniería Electrónica en Control y Redes Industriales. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba – Ecuador. [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] II.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Abstract - Este trabajo presenta el análisis de las diversas configuraciones de los controladores DC – DC, además de las simulaciones en el software Proteus que permiten determinar el comportamiento de las curvas de voltaje y corriente en el transcurso del tiempo debido a la conmutación.

Se realizarán las simulaciones en el software Proteus para visualizar el comportamiento del voltaje y la corriente de salida a la carga, y establecer el funcionamiento y operación del controlador en los intervalos de tiempo (0, ton y T).

Palabras Claves: Regulador, Chopper, Troceadores, Convertidor, Pulsador, Controlador.

Los controladores DC – DC pueden clasificarse en:

I.

INTRODUCCIÓN

Los controladores DC – DC son circuitos electrónicos que se encargan de suministrar voltaje y corriente continua variable a partir de una fuente de corriente continua. Se conocen también como: pulsadores, chopper, troceadores.

III.

  

MARCO TEÓRICO

Regulador Reductor. Regulador Elevador. Regulador Reductor – Elevador.

3.1. Chopper Reductor. Conocido también como chopper tipo A, en esta configuración, tanto la corriente como el voltaje en la carga son sólo valores positivos, esto por la disposición de los componentes de potencia.

Su principio de funcionamiento se basa en una operación periódica, en donde se suministra tensión de la fuente a la carga durante un tiempo (

t on ) y

posteriormente se aplica un

cortocircuito sobre ésta, el resto del período (

T ); por lo tanto se requieren componentes de control de encendido y apagado. Las principales aplicaciones de este tipo de controladores están orientadas a:    

Control de motores de DC. Fuentes de poder DC. Tracción de vehículos eléctricos. Frenado eléctrico.

Para el control de encendido y apagado se pueden utilizar: transistores, tiristores autodesactivable, BJT, MOSFET, IGBT de potencia.

Fig. 1 Chopper Reductor Este controlador configuraciones:

puede

trabajar

en

dos

Condición no continuada: En este caso el circuito estará en conducción desde 0 ≤ t ≤

t on ; en finalmente de

t on

tβ

≤

tβ

≤

no conducirá y

T

salida el valor de la fuente

tendrá como

E

que

corresponde a la propia carga y es menor que la fuente continua del circuito.

Modo 1: El análisis del circuito para 0 ≤ t ≤

t on ,

presenta

la

siguiente

ecuación

diferencial.

Condición

desde 0 ≤ t ≤ tiempo

V DC =Ri+ L

di +E dt

continuada:

t on

Habrá

y no conducirá en el

t on ≤ T .

Modo 1: El análisis del circuito para 0 ≤ t ≤

t on

Para la evaluación de la operación del diodo de descarga, es necesario conocer la condición final de corriente en el extremo de este intervalo que es la condición inicial de corriente para el diodo. Finalmente se obtiene: −t V DC −E i ( t on )=I max = (1−e τ ) R on

nos permite determinar la condición

final de corriente del circuito que corresponde a la condición inicial de corriente para el siguiente intervalo. −t V DC −E i ( t on )=I a=I max = (1−e τ ) R on

Modo 2: La corriente para 0 ≤ t ≤ Modo 2: Se obtiene la ecuación diferencial para el análisis del circuito en esta condición.

(

La corriente para este intervalo de tiempo viene dado por la solución de la ecuación diferencial

i ( t on ) .

anterior y con la condición inicial

(

−( t−t on ) τ

)+ I

max

e

T , viene

dada por la expresión. − (T −ton ) τ

−E i ( T )=I b=I min = 1−e R

di 0=Ri + L + E dt

−E i ( t )= 1−e R

conducción

)+ I

max

e

Y la tensión media será.

V O=V DC δ

− (t −t on ) τ

La tensión media sobre la carga, para este caso, da como resultado.

t V O=V DC δ + E (1− β ) T t on Donde δ = T

L y�= R

Fig. 3 Tensión y Corriente en la Carga en Condición Continuada. En ambos casos se requieren hacer análisis del comportamiento de la corriente antes y después de la conmutación. 3.2. Chopper Elevador. Para su funcionamiento este puente requiere que la carga sea activa, es decir, que tenga una fuente de tensión y una inductancia. Su principal aplicación es en el frenado regenerativo.

Fig. 2 Tensión y Corriente en la Carga en Condición No Continuada.

−( T−t on ) τ

Fig. 4 Chopper Elevador 3.3. Convertidor Buck Este convertidor tiene dos interruptores, su operación es complementaria entre sí.

Se muestran algunas de las simulaciones realizadas en el software Proteus para visualizar el comportamiento del voltaje y la corriente en la carga, antes y después de la conmutación. V.

CONCLUSIONES

El chopper reductor proporciona sólo valores positivos de voltaje y corriente. Aumentando el ciclo de trabajo se logra conseguir un voltaje de salida cercano al voltaje de entrada.

Fig. 5 Convertidor Boost 3.2. Convertidor Bust. Este convertidor tiene dos interruptores, su operación es complementaria entre sí.

El chopper elevador necesita un tiempo de estabilización para alcanzar el voltaje de salida requerido. El voltaje en la salida nunca será menor al voltaje de entrada. Cuando se tiene un convertidor Buck/Bust se debe efectuar la conmutación correctamente para tener uno u otro tipo de convertidor, según la aplicación o requerimientos del circuito. Las simulaciones presentan curvas idénticas, sus formas dependen de los valores de los componentes. Los convertidores DC – DC tienen amplias aplicaciones en diversos campos de la industria.

Fig. 6 Convertidor Bust 3.3. Convertidor Buck/Bust La operación como convertidor Buck requiere

S w2

que el

se encuentre cerrado y

S w1 conmute. La operación como convertidor Boost requiere que el

Sw 1 se encuentre cerrado y S w2

conmute.

VI.

REFERENCIAS

[1] Muhammad H. Rashid,” Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones,” 3a ed., Prentice Hall, [2] Robert Bell,”Constant-on-time buck-boost regulator converts a positive input to a negative output,” National Semiconductor Inc., Chandler, AZ [3] http://deeea.urv.cat/public/PROPOSTES/pub/pd f/197pub.pdf [4] http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/264 3/1/CD-3323.pdf

Fig. 7 Convertidor Buck/Bust IV.

SIMULACIONES

[5] http://teguise.gestion.ulpgc.es/hege/almacen/do wnload/10/10010/Teoria.pdf