PRACTICA No. 07

LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS

CONVERSORES DC-DC CONFIGURACIONES BÁSICAS: REDUCTOR

DESDE EL 11 AL 13 DE NOVIEMBRE DEL 2009

 1.          OBJETIVO:

 1.1    Verificar las características de operación del conversor DC-DC reductor

 2.          TEORÍA:

 Muchos sistemas y procesos industriales son alimentados por fuentes de energía de corriente continua.  En la gran mayoría de casos se requiere la conversión del voltaje DC de la fuente a otros niveles diferentes.

 Un ejemplo de esto lo tenemos en los vehículos operados con energía eléctrica, los cuales se alimentan de un banco de baterías con voltaje DC constante.  Evidentemente, el control de velocidad del vehículo requiere de la conversión del voltaje DC constante de la fuente a un voltaje DC variable para alimentar la armadura.  Otras aplicaciones industriales pueden requerir la conversión DC con potencias que pueden ir desde algunos watios hasta cientos de kilowatios.

 Los troceadores (Chopper) como sistemas de conversión DC-DC constituyen una tecnología relativamente nueva.   Un chopper DC puede ser visualizado como el equivalente en corriente continua de un transformador de corriente alterna, debido a que la conversión DC-DC presenta un comportamiento similar al de un transformador con relación de transformación variable en forma continua.

 En la actualidad, los conversores DC-DC son ampliamente utilizados en aplicaciones de control de motores DC y en la implementación de fuentes reguladas del tipo "switching" o conmutadas.  A menudo la fuente primaria de voltaje DC no es precisamente un banco de baterías  sino  la  salida, filtrada,  de un conversor AC-DC.  En las aplicaciones para control de motores de corriente continua, los conversores DC-DC son implementados sin la utilización de un transformador de aislamiento, mientras que normalmente se incorpora transformador en la implementación de fuentes "switching".

 En base a la configuración, los conversores DC-DC sin aislamiento pueden ser clasificados de la siguiente manera:

                              - Conversor DC-DC reductor.

                            - Conversor DC-DC de Cuk.

                            - Conversor DC-DC elevador.

                            - Conversor DC-DC Buck-Boost.

                            - Puente conversor DC-DC.

 De estos tipos, tan solo la configuración del troceador reductor y la del troceador elevador son las topologías básicas de troceadores.  En general, las restantes configuraciones son combinaciones de las dos primeras.

 

Fig. 1. Conversor DC-DC Reductor

  

 Fig. 2.  Conversor DC-DC de Cúk

  

 

Fig. 3.  Conversor DC-DC Elevador

 

 Fig. 4. Troceador Buck - Boost

 3.          TRABAJO PREPARATORIO

 3.1    Explicar la secuencia  de operación de la configuración  de  conversor  DC-DC  REDUCTOR mostrado en la figura N° 1.

 3.2    Realizar el cálculo de los componentes de la configuración del conversor reductor de la figura N° 1, suponiendo  que la  frecuencia de operación es fc = 500 Hz y que la carga, altamente inductiva, requiere   una corriente Idmáx = 1 Amp.  El valor de la fuente E = 100 Vdc y se requiere sobre la carga un voltaje DC variable entre 0 y 100%.

 3.3    Consultar las características del circuito integrado LM3524 y del timer LM555. Traer armado el circuito de control  y   potencia para el circuito de la figura N° 1. (Puede utilizar el LM3524 o el LM555 para el control)

 3.4    Realizar la simulación del circuito de la figura N° 1 en el programa ICAPS Rx8 para carga R, R-L y R-L-E,  presentar las formas de onda de voltaje y corriente en cada uno de los elementos, para el máximo rizado de corriente.

 NOTA:  Traer armado el   circuito de control y potencia del conversor DC/DC reductor diseñado!

 4.          PROCEDIMIENTO

 4.1    Probar la configuración de troceador reductor con carga resistiva y tomar nota de las formas de onda de  voltaje y corriente en la carga, voltaje en los terminales del interruptor de potencia y corriente en la fuente para una relación de trabajo de 0.7.

 4.2    Probar la configuración anterior con carga R-L y tomar nota de las formas de onda de  voltaje y corriente en la carga, voltaje en los terminales del interruptor de potencia y corriente en la fuente; medir el voltaje medio, el valor del rizado de voltaje, la corriente media y el valor del rizado de corriente sobre la carga, de manera que se pueda evaluar la variación del factor de rizado en función de la relación de trabajo.

 4.3    Cambiar el tipo de carga a R-L-E. Tomar nota de todas las formas de onda indicadas en el numeral 5.1.

 5.          INFORME

 5.1    Presentar las formas de onda obtenidas en la práctica.

 5.2    Realizar una comparación entre las formas de onda obtenidas experimentalmente, las simuladas y las determinadas teóricamente.

 5.3    Conclusiones y  Recomendaciones