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• PabloSánchez-Martínez

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1 Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales. 4º curso. Electrónica Industrial. Práctica nº 6

PRÁCTICA 6.- CONVERTIDOR CC/CA (INVERSOR) Objetivos: - Manejo de software para circuitos de potencia: conversión CC/CA - Obtención de formas de onda típicas - Estimación de valores importantes en la salida Desarrollo: Un inversor es un circuito que convierte la tensión continua de entrada en una tensión alterna en la salida. El circuito que vamos a simular es el siguiente:

En este caso, vamos a tomar como entrada una tensión continua de 100 V. La frecuencia de resonancia será de 1 kHz. Se cumplen las siguientes ecuaciones: fr =

1 2π L·C

R L = ZB =

L C

Tomamos, por ejemplo, un condensador de 10 µF, lo que nos lleva a una bobina de: L=

1

(2π fr )2 · C

= 2,533 mH

Y a una carga de: R L = ZB =

2,533·10 − 3 10 ·10 − 6

= 15,9 Ω

Como interruptores utilizaremos transistores MOS de canal n (conducen con tensión positiva entre puerta y fuente), concretamente, el modelo: FDB3682. Para llevarlo al circuito debemos entrar en "component" y escoger "nmos":

2 Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales. 4º curso. Electrónica Industrial. Práctica nº 6

Una vez puesto en el circuito, con el botón de la derecha activamos "pick new mosfet" y escogemos nuestro modelo:

Como vemos, tiene una resistencia en conducción de 32 mΩ y es capaz de soportar 100 V de tensión entre drenador y fuente. Los MOS se gobiernan en diagonal, por parejas, con un "tiempo muerto" y sus señales de control deben ser:

Esas señales de tensión están en la librería "industrial" y se llaman: "VGSCON1" para una de las diagonales y "VGSCON2" para la otra. El único dato que necesitan es su periodo, que en este caso es de 1 ms (recordemos que la frecuencia es de 1 kHz). Debemos entonces incorporar al circuito una directiva Spice con el texto: ".param PER=1m".

3 Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales. 4º curso. Electrónica Industrial. Práctica nº 6 Para ver las formas de onda, haremos una simulación transitoria, por ejemplo de 5 ciclos, es decir, de 5 ms. El circuito queda:

1) Obtener la forma de onda de la tensión en el puente (entre la fuente de M1 y el drenador de M4) ¿Por qué no sale algo parecido a la figura siguiente?

2) Obtener las formas de onda de la tensión en la carga y de la corriente por la bobina 3) Medir el valor de pico a pico de la tensión y el desfase entre ambas (en °) indicando cuál va retrasada (o adelantada).

Veamos ahora los efectos de la frecuencia. 4) Obtener las formas de onda de la tensión en la carga y de la corriente por la bobina cuando la frecuencia es de 2 kHz (en régimen permanente). Recuerde que debe cambiar el valor del periodo en la directiva ".param". 5) Obtener el nuevo valor de pico a pico de la tensión y el nuevo desfase. 6) Cambiamos ahora la frecuencia a 500 Hz (recuerde que debe cambiar el periodo). Obtener una gráfica con un plot de las tensiones de gobierno de los MOS y otro plot con la tensión del puente 7) Obtener en una gráfica la tensión en la carga y la corriente que circula por la inductancia 8) Obtener el nuevo valor de pico a pico de la tensión y el nuevo desfase.

4 Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales. 4º curso. Electrónica Industrial. Práctica nº 6 Veamos ahora el efecto de la carga. Cambie el valor de la frecuencia a 1 kHz y la resistencia de carga (R1) a 10 Ω. 9) Obtener en una gráfica la tensión en la carga y la corriente que circula por la inductancia 10) Obtener el nuevo valor de pico a pico de la tensión y el nuevo desfase.

Manteniendo la frecuencia de resonancia (1 kHz), cambie la resistencia de carga (R1) a 50 Ω. 11) Obtener en una gráfica la tensión en la carga y la corriente que circula por la inductancia 12) Obtener el nuevo valor de pico a pico de la tensión y el nuevo desfase