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U N E X P O

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE VICE-RECTORADO BARQUISIMETO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Práctica de laboratorio # 11 Circuitos Inversores Monofásicos (Conversión DC/AC) 1 Introducción. Los inversores o convertidores DC/AC son circuitos de amplia utilización en la actualidad. Entre sus aplicaciones tenemos los tradicionales sistemas ininterrumpidos de potencia (UPS) donde la carga esta normalmente conectada a la red de suministro eléctrico y en caso de su suspensión el inversor permite la alimentación de la carga desde un banco de baterías; en aplicaciones de fuentes de energía renovable donde desde un panel fotovoltaico o desde un generador eólico donde se almacena energía y se puede alimentar una carga AC utilizando el inversor; también se encuentran como etapa intermedia en los variadores de velocidad (choppers) donde desde un bus DC (alimentado desde la red eléctrica) se alimentan inversores monofásicos o trifásicos. Como circuitos de conmutación de estado sólido se utilizan ampliamente los MOSFET e IGBT por presentar resistencias de encendido de pocas milésimas de Ohms y por lo tanto muy bajas perdidas. También se encuentran BJT´s para aplicaciones en baja potencia, GTO´s para aplicaciones en alta potencia e incluso tiristores para niveles de mayor potencia pero con fuertes limitaciones por requerir de circuitos de apagado forzado por alimentarse desde un bus DC. Las configuraciones de salida pueden ser en medio puente (dos interruptores y fuente DC con toma media), push pull (con transformador) o de puente completo (cuatro o seis elementos). La onda de salida de un inversor es básicamente una onda cuadrada. Mediante técnicas de modulación para la conmutación de los elementos de salida y con el filtrado de la componente inductiva de la carga, se filtran componentes espectrales y la forma de onda de salida se hace cuasi Senoidal. En caso de requerirse niveles de tensión mayor que el que suministra la entrada DC, se pueden utilizar transformadores elevadores de tensión. Como técnica de conmutación para la regulación se presentan alternativas semejantes a los convertidores DC/DC, la modulación PWM (modulación de uno o varios anchos de pulso por semiciclo, modulación Senoidal y desplazamiento de fase) y la variación de frecuencia, esta última con la desventaja de producir armónicos de diversas frecuencias y difíciles de suprimir. I.- Objetivos específicos.  Describir el funcionamiento de los inversores monofásico tipo medio puente y puente completo y su comportamiento con cargas resistivas y resistivas-inductivas.  Determinar las características de operación del BJT como interruptor.  Estudiar la técnica de modulación PWM de uno y varios pulsos.

Práctica de laboratorio # 11 Laboratorio de Electrónica Industrial EL-1252 MSC Ing. Carlos A Zambrano G

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II.- Preparación previa. La práctica a desarrollar consiste de un inversor monofásico tipo puente completo con interruptores BJT. El estudiante deberá investigar sobre los siguientes tópicos:  Resumir en una tabla comparativa diversos tipos de switch electrónicos, BJT, IGBT, MOSFET,GTO y SCR, donde se indiquen rangos de corriente y tensión de operación, velocidad de conmutación, perdidas por temperatura y aplicaciones de cada uno.  Explique cómo influyen el índice de modulación de amplitud y frecuencia de conmutación de los switch sobre los niveles de tensión eficaz de la componente fundamental y armónicas en la carga.  Explique el funcionamiento de circuito inversor mostrado en la figura 1.Preste atención a la función que cumplen los diodos D1 a D4.

Fig. 1 Inversor monofásico. III.-Material a utilizar. Cant.

Descripción

Valor

07 02 06 04 04 01

Transistor NPN Transistor PNP Resistencias Resistencias Diodos Resistencia

ECG 123 (2n3904) ECG 159 (2N3906) 1k0 /0,25 Watts 2k0/ 0,25 Watts 1n4001 100 Ohms/2 Watts

¿Disp. en Lab. ? Sí No

 x      



IV.- Actividad de Laboratorio Ajuste VDC a 24 volts. Ajuste en el generador una onda rectangular de 12 volts, frecuencia de 1 Khz y 50% de ciclo útil. a) Inversor con carga resistiva. a.1) Conecte como carga una resistencia de 100 Ohms/2Watts. Práctica de laboratorio # 11 Laboratorio de Electrónica Industrial EL-1252 MSC Ing. Carlos A Zambrano G

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Precaución ´´Debe estimar en forma correcta los valores máximos de corriente y potencia de los elementos de su circuito´´. a.2) Conecte el generador al circuito inversor. a.3) Varie la frecuencia desde 100 Hz hasta 2 Khz y observe Vo. a.4) Fije una frecuencia de 1Khz. Mida la tensión y corriente eficaz y observe las formas de ondas Vo e Io para ciclos útiles de 30% ,50% 75% de la señal de conmutación. b) Inversor con carga R-L. b.1) Agregue en serie con la resistencia de carga una inductancia de 76mH. b.2) Repita los pasos a.3 y a.4

V.- Actividad Post-Laboratorio.  ¿Cuál es el efecto en la tensión y corriente en la carga al agregar la inductancia?  ¿Cuál es el efecto de variar la frecuencia de la señal de conmutación?  ¿Cuál es el efecto de variar el ciclo útil de la señal de conmutación?  Indique el inconveniente de variar la frecuencia de operación del conmutador.  Ilustre un par de aplicaciones específicas de tipo Industrial donde se utilicen estos inversores, puede ser bien detallado.  Para los valores del circuito dados, evalúe los contenidos armónicos de tensión y corriente de para la carga R-L

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Informe de Laboratorio de Electrónica Industrial Hoja de respuestas (Responda en secuencia según la guía de laboratorio)

Integrantes:

Sección:

Práctica N°:



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11 Grupo:

Fecha:



Pre laboratorio:

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Esquemas de circuitos utilizados y descripción de funcionamiento:

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Laboratorio: Parte a a.4) VOR

IOR

DC = 30%

Vo (Volt/div:

VOR

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DC = 50%

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DC = 75%

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Io (Volt/div:

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Parte b b.2) VOR

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DC = 30%

Vo (Volt/div:

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VOR

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DC = 50%

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DC = 75%

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Post Laboratorio:

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