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Electrónica de Potencia ASE – Prácticas de Laboratorio.

Práctica 5

PRÁCTICA nº 5: CONVERTIDORES CC-CA. 0. OBJETIVO. Analizar mediante simulación el comportamiento de diversos convertidores CC/CA.

1. INVERSOR MONOFÁSICO DE ONDA CUADRADA. ACTIVIDAD 1: SIMULAR EL COMPORTAMIENTO DE UN INVERSOR DE ONDA CUADRADA. Se trata de simular mediante LTspice el comportamiento de un inversor monofásico de onda cuadrada con control de tensión, como el que se muestra en la figura, con un ángulo de solape α = 60º:

1.- Dibuja el esquema del convertidor en LTspice. 2.- Simula su funcionamiento durante cinco ciclos de la tensión alterna de salida y representa en los dos últimos: Gráfica 1: Gráfica 2:

• • • •

Tensión de salida, Vo. Corriente por la carga. La tensión de control ‘q1’ La tensión de control ‘q3’

3.- Simula durante al menos 100ms y determina de forma teórica y mediante la simulación los siguientes valores: 3.1

Valor eficaz de la tensión de salida Vo.

3.2

Amplitud y frecuencia de los cinco primeros armónicos de Vo.

3.3

Valor eficaz de la corriente por la carga.

3.4

Amplitud de los cinco primeros armónicos de la corriente por la carga.

3º Curso del Grado en Ingeniería Eléctrica.

Curso 2013-2014

Electrónica de Potencia ASE – Prácticas de Laboratorio.

Práctica 5

ENTREGABLE ACTIVIDAD 1: 1.1 FICHERO: Fichero “ejerc1.asc” que incluya el esquema del convertidor. 1.2 INFORME: Incluir en el informe las gráfica de la simulación (apartado 2). 1.3 INFORME: Incluir en el informe los resultados numéricos del apartado 3.

2. INVERSOR MONOFÁSICO CON PWM – SENOIDAL (SPWM). ACTIVIDAD 2: SIMULAR EL COMPORTAMIENTO DE UN GENERADOR SPWM. Con el enunciado de la práctica se incluye un subcircuito (spwm2.sub) junto con su símbolo (S_PWM2.asy) que trabaja como un generador PWM sinusoidal. Su funcionamiento se puede configurar en función de unos parámetros: • • • • •

Periodo: Periodo de la portadora (triangular) en sg. Vin_bajo: Tensión mínima de la portadora. Vin_alto: Tensión máxima de la portadora. Vout_bajo: Nivel bajo de la señal de salida. Vout_alto: Nivel alto de la señal de salida.

La tensión de referencia (senoidal) se genera mediante una fuente de tensión y se conecta a la entrada del bloque SPWM. El generador PWM tiene dos salidas “q” y “nq”. La primera es la salida convencional y la segunda es su inversa. En la figura se muestra un generador PWM configurado para una frecuencia de 50Hz, ma=0’8 y mf=49.

Basándose en el circuito anterior, simula un generador SPWM configurado con los siguientes parámetros: • • •

Frecuencia fundamental: 50 Hz. ma=0’6. mf=19.

1.- Dibuja el esquema del generador PWM en LTspice. 2.- Simula su funcionamiento durante 20 ms y representa: Gráfica 1:

•

Tensión de referencia.

Gráfica 2:

•

Tensión de la Salida “q1”

Gráfica 3:

•

Tensión de la Salida “nq1”

3º Curso del Grado en Ingeniería Eléctrica.

Curso 2013-2014

Electrónica de Potencia ASE – Prácticas de Laboratorio.

Práctica 5

3.- Simula durante al menos 100ms y determina la amplitud y frecuencia de los cinco primeros armónicos de la salida “q1”. ENTREGABLE ACTIVIDAD 2: 2.1 FICHERO: Fichero “ejerc2.asc” que incluya el esquema del generador PWM. 2.2 INFORME: Incluir en el informe las gráfica de la simulación (apartado 2). 2.3 INFORME: Incluir en el informe el resultado de las medidas del apartado 3.

ACTIVIDAD 3: SIMULAR EL COMPORTAMIENTO DE UN INVERSOR MONOFÁSICO CON PWM BIPOLAR. Se trata de simular mediante LTspice un inversor monofásico controlado por PWM bipolar como el mostrado en la figura.

El generador PWM se configurará para que trabaje con f = 50 Hz, ma = 0’6 y mf = 39. 1.- Dibuja el esquema del convertidor en LTspice. 2.- Simula su funcionamiento durante 60ms y representa los últimos 20ms de la simulación: Gráfica 1:

•

Tensión de salida, Vo.

Gráfica 2:

•

Corriente por la carga.

3.- Simula durante al menos 100ms y determina de forma teórica y mediante la simulación los siguientes valores: 3.1

Valor eficaz de la tensión de salida Vo.

3.2

Amplitud y frecuencia de los cinco primeros armónicos de Vo.

3.3

Valor eficaz de la corriente por la carga.

3.4

Amplitud de los cinco primeros armónicos de la corriente por la carga.

3.5

THD de la corriente por la carga.

ENTREGABLE ACTIVIDAD 3: 3.1 FICHERO: Fichero “ejerc3.asc” que incluya el esquema del convertidor. 3.2 INFORME: Incluir en el informe las gráfica de la simulación (apartado 2). 3.3 INFORME: Incluir en el informe los resultados numéricos del apartado 3.

3º Curso del Grado en Ingeniería Eléctrica.

Curso 2013-2014

Electrónica de Potencia ASE – Prácticas de Laboratorio.

Práctica 5

ACTIVIDAD 4: SIMULAR EL COMPORTAMIENTO DE UN INVERSOR MONOFÁSICO CON PWM UNIPOLAR. Se trata de simular mediante LTspice un inversor monofásico controlado por PWM unipolar como el mostrado en la figura.

Los generadores PWM se configurarán para que el inversor trabaje con ma = 0’8 y mf = 40. 1.- Dibuja el esquema del convertidor en LTspice. 2.- Simula su funcionamiento durante 60ms y representa los últimos 10ms de la simulación: Gráfica 1:

•

Tensión de salida, Vo.

Gráfica 2:

•

Corriente por la carga.

3.- Simula durante al menos 100ms y determina de forma teórica y mediante la simulación los siguientes valores: 3.1

Valor eficaz de la tensión de salida Vo.

3.2

Amplitud y frecuencia de los cinco primeros armónicos de Vo.

3.3

Valor eficaz de la corriente por la carga.

3.4

Amplitud de los cinco primeros armónicos de la corriente por la carga.

3.5

THD de la corriente por la carga.

ENTREGABLE ACTIVIDAD 4: 4.1 FICHERO: Fichero “ejerc4.asc” que incluya el esquema del convertidor. 4.2 INFORME: Incluir en el informe las gráfica de la simulación (apartado 2). 4.3 INFORME: Incluir en el informe los resultados numéricos del apartado 3.

3. INFORME DE LA PRÁCTICA Se redactará un informe en el que se incluya: 1.- Datos de identificación: • • • •

El título de la práctica. La fecha de realización. El nombre del grupo. El nombre de los miembros del grupo que participaron en el desarrollo de la práctica.

3º Curso del Grado en Ingeniería Eléctrica.

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Práctica 5

2.- Para cada actividad de la práctica. • • •

Título de la actividad. Imagen del esquema (a través de una captura de pantalla) utilizado en la simulación, no el que se proporciona en el enunciado. Contenidos solicitados en los cuadros finales de cada actividad.

Aunque se redactará un único informe por grupo, cada uno de los estudiantes que lo realizó lo presentará por separado a través de la página moodle de la asignatura. Además del informe, cada alumno entregará los ficheros solicitados en los cuadros finales de cada actividad.

3º Curso del Grado en Ingeniería Eléctrica.

Curso 2013-2014