Control proporcional de temperatura

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

CONTROL PROPORCIONAL DE TEMPERATURA

INFORME PROYECTO 1

LAURA MARCELA HERRERA MEDINA 620182039

CAMILO STEBAN RINCÓN GODOY 620182040

ING. JOSÉ CASTILLO HERNÁNDEZ

VIERNES 13 DE ABRIL DE 2018

SISTEMA DE CONTROL PROPORCIONAL DE TEMPERATURA UTILIZANDO CONTROL DE POTENCIA POR RÁFAGA

SYSTEM OF PROPORTIONAL CONTROL OF TEMPERATURE USING CONTROL OF POWER FOR BLAST

Ciudad Universitaria, CDMX, MÉXICO.

Resumen – En el presente reporte se encuentra una descripción detallada de un sistema de control de temperatura proporcional que tiene un control de potencia por ráfaga sobre una parrilla eléctrica.  El desarrollo del sistema contó con tres etapas, la etapa de control, la etapa de potencia y por último la etapa de alimentación del circuito de control. la etapa de control se basó en la diferencia de la temperatura deseada por el usuario y la temperatura actual para generar una señal PWM que habilitara el circuito de potencia que consta de un asilamiento óptico y un TRIAC para la conmutación (circuito opto acoplador) y así regular la temperatura. Para la etapa de alimentación se realizó un diseño de fuente bipolar con las condiciones necesarias para el funcionamiento correcto del sistema. Finalmente, el sistema respondió correctamente al set point ingresado mediante un potenciómetro, teniendo en cuenta que es un control proporcional y la inercia al cambio de temperatura.

Palabras claves ─ Control de temperatura, control de potencia por ráfaga, PWM.

Summary – A detailed description of a proportional temperature control system that has a burst power control on an electric grid is found in this report. The development of the system had three stages, the control stage, the power stage and finally the power stage of the control circuit. the control stage was based on the difference of the temperature desired by the user and the current temperature to generate a PWM signal that enabled the power circuit consisting of an optical isolation and a TRIAC for the switching (optocoupler circuit) and thus regulate temperature. For the feeding stage, a bipolar source design was made with the necessary conditions for the correct functioning of the system. Finally, the system responded correctly to the set point entered by means of a potentiometer, taking into account that it is a proportional control and the inertia to the temperature change.

Key words – Temperature control, burst power control, PWM..

1. ASPECTOS INTRODUCTORIOS

Un sistema de control de temperatura, se encarga de regular la temperatura de algún sistema físico como un espacio físico, un líquido de un recipiente, un material con un objetivo determinado. Por lo general la regulación se realiza de manera bidireccional (calienta o enfría) y el control puede realizar en lazo abierto o lazo cerrado como es nuestro caso.

El control en lazo cerrado se caracteriza por tener una realimentación del comportamiento del sistema. En el caso de la temperatura la energía que entrega el sistema dependerá de la diferencia de la temperatura real del objetivo y la temperatura fijada por el usuario.[pic 5]

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El control del sistema se puede ser On/off, proporcional, PI, PID. En el caso del controlador proporcional la energía entregada o absorbida depende de la magnitud de la señal de error (diferencia entre valor prefijado y valor real), es decir que, si la diferencia es grande, el sistema responderá instantáneamente y activara la acción de control, pero por otro lado si se acerca a su valor prefijado y la diferencia es muy pequeña empezará a disminuir la acción hasta llegar a ser nula. Las desventajas de este tipo de sistema es el error en estado estable, además de su inestabilidad ya que cuando llega a su set point, iniciará una etapa de oscilaciones tratando de permanecer en el valor prefijado. [1]

En sistemas de potencia, se puede realizar controles por fase o por ciclos enteros. En el control por fase se pueden utilizar triacs o tiristores según sea la potencia a manejar, dado que los triacs manejan menor potencia que los tiristores. En este tipo de control de potencia, el ángulo de disparo es el parámetro a controlar para lograr la variación de la potencia en función del error.

En este sistema  se varía el ángulo de tiro del tiristor para que así mismo sea la cantidad de señal transmitida al dispositivo de esta manera, dependiendo si el ángulo de tiro es pequeño, la potencia transmitida será mayor.  La mayor desventaja del uso de este tipo de control de potencia es al alto contenido armónico debido al rápido crecimiento de la corriente. Este sistema es conveniente usarlo para potencias menores a 5KW.[pic 8][pic 9]

CONTROL DE POTENCIA POR CICLOS ENTEROS

Este sistema también llamado cruce por cero, su conmutación iniciaría cuando la tensión tiene un valor instantáneo cero y la energía entregada dependerá de la relación de tiempo entre conducción y no conducción tomando como base un periodo de varios ciclos.[pic 10][pic 11]

En la figura 3 se observa que cuando se activa la conmutación este empieza el ciclo con el siguiente cruce por cero que encuentre y su tiempo habilitado dependerá del ciclo de trabajo de una señal cuadrada de periodo constante. Este control es análogo a la modulación por ancho de pulsos, donde el pulso se puede ver como un conjunto de ciclos enteros. [2]

1. METODOLOGÍA

La metodología desarrollada en la implementación del sistema de control proporcional de temperatura se presenta en el gráfico 1.

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Gráfico 1 Metodología usada organizada en fases.

Fase 1 Investigación y contextualización acerca del control de potencia por ciclos enteros: En esta etapa se realizó una búsqueda acerca del control de potencia por ciclos enteros para la regulación de la temperatura de un sistema, teniendo en cuenta que el sistema es unidireccional (solo calienta). Los aspectos más importantes se encuentran consignados en la introducción del presente reporte.

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