DISEÑAR LA ETAPA DE POTENCIA Y FILTRADO 203039 – ELECTRONICA DE POTENCIA

FASE 3 - DISEÑAR LA ETAPA DE POTENCIA Y FILTRADO 203039 – ELECTRONICA DE POTENCIA

SERGIO SANCLEMENTE

1032439248

GRUPO: 203039_28

ELECTRONICA DE POTENCIA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

BOGOTÁ MAYO DE 2018

DESARROLLO DE LA ETAPA 3

3.1 Se debe presentar el circuito driver de la etapa de potencia y se debe explicar la función del mismo.

Un circuito Driver, representa el enlace entre las señales lógicas de control y las señales de potencia, corriente que circula por los bobinados. Éstas tienen que responder con rapidez a las excitaciones, así como proporcionar la corriente necesaria a la tensión de trabajo requerida para la alimentación. Representan los interruptores de potencia que conmutan según el control, formados por transistores bipolares, MOSFETS, etc.

Los drivers tienen como función principal excitar cada una de las ramas del puente inversor, además tenemos un filtro LC para reducir el contenido armónico de alta frecuencia. Los drivers de disparo de los IGBT’s del puente inversor utilizan la técnica Boots Strip, y se alimentan a partir de la segunda salida del convertidor Fly-back DC/DC.

Básicamente la función esencial de un driver en la etapa de disparo es la de adaptación de la señal de control (proveniente de la técnica de modulación SPWM) de los transistores, a la señal adecuada para que estos trabajen en su zona de corte o zona óhmica. Los semiconductores a emplear en esta etapa son transistores Mosfet, IGBT, o BJT, para este caso, de acuerdo a mi propuesta y siguiendo las recomendaciones del tutor, emplearé un Driver con el circuito integrado IR2110 el cual viene diseñado especialmente para controlar el disparo de transistores Mosfet. (Martín Delgado, 2012) Para que el funcionamiento del driver sea realmente efectivo, este debe alcanzar como mínimo los siguientes aspectos:

• Debe generar una entrada de elevada impedancia con respecto a la del circuito de control
• Adaptación de los niveles de voltaje o caída de tensión   

[pic 2] 

• Debe propiciar una capacidad de corriente de salida 𝑖𝐺 alta, lo cual genera una velocidad eficiente de conmutación, influyendo directamente en la velocidad de carga y descarga del capacitor  𝐶𝑖𝑠𝑠. (Martín Delgado, 2012)

Para la presente propuesta, se ha diseñado la etapa de disparo con la utilización de dos circuitos integrados IR2110, para controlar cuatro transistores Mosfet de un puente H. En la siguiente figura se estudiará el funcionamiento del driver IR2110 a través du su driagrama de bloques. El IR2110 es un driver para transistores Mosfet de canal N de alta velocidad; lo conforman dos driver independientes como se muestra en la figura, uno en la parte de arriba para el Mosfet NO referenciado a tierra y otro en la parte de abajo para el Mosfet referenciado a tierra. Posee un Buffer de entrada de alta impedancia y una entrada para deshabilitar el driver en cualquier momento. De igual forma este dispositivo contiene un cambio de niveles para el disparo del transistor que NO se encuentra referenciado a tierra a partir de un voltaje de bootstrap o tensión flotante; y finalmente incorpora un bloque de salida de alta corriente que permite el swicheo rápido de los interruptores con el fin de reducir las pérdidas en la conmutación. (Martín Delgado, 2012)

[pic 3] 

Circuito Driver para la etapa de potencia para la conmutación de un puente H. Se deben implementar dos de estos circuitos uno para cada rama del puente H

[pic 4] 

• 𝑉𝐷𝐷 Alimentación de la parte lógica del circuito
• 𝐻𝐼𝑁 Entrada de control, parte alta del Driver cuya salida en fase es HO
• 𝐿𝐼𝑁 Entrada de control, parte baja del Driver cuya salida en fase es LO
• 𝑆𝐷 Entrada de control de apagado del Driver
• 𝑉𝑆𝑆 Tierra del circuito lógico
• 𝑉𝐵 Tensión flotante referenciado a 𝑉𝑆 para el disparo del Mosfet de arriba 𝑉𝐶𝐶 Tensión referenciada a COM para el disparo del Mosfet de abajo    

[pic 5] 

3.2 Se debe diseñar el circuito LC que filtrara la salida del puente inversor. ¿Por qué es necesario filtrar la salida?  

El objetivo del filtrado es ofrecer  a la carga únicamente el primer armónico  de la tensión que ha sintetizado el inversor, prescindiendo de los armónicos de orden superior que esta tensión lleva asociados.

[pic 6]

Es importante que  sea, para el armónico fundamental y muy alta para los demás;  al contrario, muy elevada para el armónico fundamental y muy baja para el resto de los armónicos.[pic 7][pic 8]

Esto se consigue con ramas resonantes sintonizadas a la frecuencia del armónico fundamental.

  [pic 9]

Si en algún caso tras el filtro en L todavía queremos eliminar algún armónico en particular, como el 3°, se sintonizara una rama resonante   a esta frecuencia[pic 10][pic 11]

[pic 12]

El filtro total es de 6° orden con 3 ramas

• La rama serie () sintonizada a la frecuencia fundamental.[pic 13]
• La rama para el  armónico  [pic 14][pic 15]
• La rama paralelo [pic 16]

La función principal del filtro de salida consiste en disminuir los armónicos de alto orden  sin afectar la frecuencia fundamental. La figura muestra combinaciones para diseño del filtro: LC paralelo, LC serie, LCC serie LCC paralelo.  

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