Rectificador de Onda Completa Carga RL

BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA

ELECTRÓNICA DE POTENCIA II

ING. VÍCTOR MANUEL PERUSQUÍA ROMERO

Reporte

EQUIPO 4:

Sandoval Mateos Saúl Isaac.

Zárate Castañeda José Antonio.

´

CONVERTIDOR TRIFASICO COMPLETO

El convertidor trifásico completo es operado a partir de una alimentación conectada en estrella de 208V 60Hz la resistencia de la carga es R = 10Ω. Si se requiere ( a ) obtener un voltaje promedio de salida entre Va y Vb. ( b ) Las Corrientes promedio y RMS de salida. ( c ) Las corrientes y RMS del tiristor. ( d ) el factor de potencia PF.

Voltajes de línea neutro.

Van=Vm SEN wt

Vbn=Vm SEN (wt−2π3 )

Vcn=Vm SEN (wt+2 π3 )

a)

Voltajes línea a línea correspondiente son:

Vab=Van−Vcn=√3Vm SEN (wt−π6 )

Vbc=Vbn−Vcn=√3Vm SEN (wt−π2 )Vca=Vcn−Van=√3VmSEN (wt+ π2 )

Vm es el voltaje pico de fase de una alimentación conectada en estrella, para α≥ π /3 y un voltaje discontinuo de salida: el voltaje promedio de salida se determina a partir de:

Vcd= 32π ∫

π /6+α

7π /6

Vac d (wt )= 32π ∫

π /6+α

7π /6

√3VmSEN (wt− π6 )=3 √3Vm2π

(1+cos α )

El máximo voltaje promedio de salida que ocurre a un ángulo de retraso α=0es:

Vdm=3√3Vmπ

El voltaje promedio de salida normalizado es.

Vn= VcdVdm

=COSα

El voltaje rms del voltaje de salida se determina a partir de.

Vrms=[ 3π ∫π /6+α

π /2+α

3V 2mSEN 2(wt+ π6 )d (wt )]1/ 2

¿√3Vm( 12+ 3√3

4 πcos2α)

1 /2

Para α ≤ π /3, el voltaje instantáneo de salida Vo tendrá una parte negativa. Dado que la corriente a través de los tiristores no puede ser negativa.

Para el rectificador completo trifásico del circuito propuesto.

El voltaje de fase es:

Vs=208/√3=120.1V .

Voltaje pico de fase

Vm=√2VsVm=√ (2 )(120.1)=169.8V .

Voltaje promedio de salida:

Vn=0.5V .

Resistencia:

R=10Ω

Voltaje máximo de salida:

Vdm=3√3Vmπ Vdm=

3√ (3 ) (169.8V )π

=280.9V .

b)

Voltaje promedio de salida:

Vcd=(0.5 ) (280.9 )=140.45V .

De la ecuación: Vn=VcdVdm

=COSα

0.5=cosα y el angulo de retraso α=60°

Corriente promedio de salida

Icd=VcdRIcd=140.5V

10Ω=14.05 A .

De la ecuación:

Vrms=[ 3π ∫π /6+α

π /2+α

3V 2mSEN 2(wt+ π6 )d (wt )]1/2

=√3Vm ( 12+ 3√3

4 πcos2α )

1 /2

Se obtiene:

Vrms=(√3 ) (169.83 )[ 12+ 3√3

4 πcos (2 x60 ° )]

1 /2

=159.29V .

La corriente instantánea con respecto al Voltaje RMS.

I=159.29V10Ω

=15.93 A .

c)

Corriente promedio del tiristor

I A=I cd3I A=

14.053

=4.68 A .

La corriente rms de un tiristor:

I R=Irms √2 /6=15.93√2/6=9.2 A .

De la ecuación de eficiencia de rectificación es: η=PcdP ca

η=(140.45 )(14.05)(159.29 )(15.93)

=0.778 o 77.8%

La corriente de línea de entrada rms:

I s=I rms√4 /6=13 A .

Clasificación de Volt – Amperes de entrada:

VI=3V s I s=(3 ) (120.1 ) (13 )=4683.9W

Ahora obtenemos el factor de utilización del rectificador con esta ecuación TUF=P cdV s I s

TUF = (140.45 )(14.05)

4683.9 =0.421

La potencia de salida Pv=I2 rmsR=(15.93¿¿2) (10 )=2537.6W .¿

d)

El factor de potencia PF =2537.64683.9

=0.542¿

SIMULACIONES

DIAGRAMA DEL CIRCUÍTO CON CARGA RESISTIVA

CÓDIGO DE SIMULACIÓN CON CARGA RESISTIVA CON ÁNGULO DE 0º.

Se muestra las simulaciones que se realizaron en el software Topspice 5.8 que serán presentadas a continuación.

Valores tomados para la simulación.

**** Trifásico *****

Van 1 0 SIN (0 170 60Hz 0 0 0) Vbn 2 0 SIN (0 170 60Hz 0 0 -120)Vcn 3 0 SIN (0 170 60Hz 0 0 -240)

X1 1 W1 G1 SCRX4 0 1 G4 SCRX3 2 W1 G3 SCRX6 0 2 G6 SCRX5 3 W1 G5 SCRX2 0 3 G2 SCR

VG1 G1 W1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG3 G3 W1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG5 G5 W1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG2 G2 3 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG6 G6 2 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG4 G4 1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)

R W1 0 10**L W2 0 1.3mH

**V10 1 4 27C**

XRMS W1 0 IC RMS RMS

*********SUBCIRCUITO SCR*********************

.SUBCKT SCR 101 102 103S1 101 105 106 102 SMODRG 103 104 50VX 104 102 DC 0VY 105 107 DC 0DT 107 102 DMODRT 106 102 1CT 106 102 10UF1 102 106 POLY(2) VX VY 0 50 11.MODEL SMOD VSWITCH(RON=0.0105 ROFF=10E+5 VON=0.5 VOFF=0).MODEL DMOD D (IS=2.2E-15 BV=1200 TT=0 CJO=0).ENDS SCR

*************SUBCIRCUITO RMS*******************.SUBCKT RMS IN+ IN- IC OUT* Calculates RMS value of V(IN+,IN-)GI 0 IC POLY(1) IN+ IN- 0 0 1RI IC 0 1GCI IC 0 1ERMS OUT 0 VALUE={SQRT(V(IC)/TIME)}RRMS OUT 0 1G.ENDS RMS

****************************************************

*************SUBCIRCUITO IRMS*******************.SUBCKT IRMS IN+ IN- R OUT* Calculates RMS value of I(IN+,IN-)GI 0 IC POLY(1) IN+ IN- 0 0 1RI R 0 1GCI R 0 1ERMS OUT 0 VALUE={SQRT(V(R)/TIME)}RRMS OUT 0 1G.ENDS IRMS

****************************************************

.IC V(IC)=0

.TRAN 10ms 100MS 0

.PROBE

.OPTIONS(ABSTOL=1N RELTOL=0.01 VNTOL=1MV)

.END

GRÁFICAS DE SIMULACIONES.

GRÁFICAS CON CARGA RESISTIVA ÁNGULO DE 0º

Voltajes

Pulsos VG1, VG3, VG5.

VALORES INSTANTÁNEOS PICO-PICO


VOLTAJE RMS

CÓDIGO DE SIMULACIÓN CON CARGA RESISTIVA CON ÁNGULO DE 60º.


Van 1 0 SIN (0 170 60Hz 0 0 0)

Vbn 2 0 SIN (0 170 60Hz 0 0 -120)

Vcn 3 0 SIN (0 170 60Hz 0 0 -240)

X1 1 W1 G1 SCR

X4 0 1 G4 SCR

X3 2 W1 G3 SCR

X6 0 2 G6 SCR

X5 3 W1 G5 SCR

X2 0 3 G2 SCR

VG1 G1 W1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)

VG3 G3 W1 PULSE (0 5 2.76ms 1n 1n 100us 16.6666ms)

VG5 G5 W1 PULSE (0 5 5.52ms 1n 1n 100us 16.6666ms)

VG2 G2 3 PULSE (0 5 8.28ms 1n 1n 100us 16.6666ms)



R W1 0 10

**L W2 0 1.3mH

**V10 1 4 27C**

XRMS W1 0 IC RMS RMS

*********SUBCIRCUITO SCR*********************

.SUBCKT SCR 101 102 103

S1 101 105 106 102 SMOD

RG 103 104 50

VX 104 102 DC 0

VY 105 107 DC 0

DT 107 102 DMOD

RT 106 102 1

CT 106 102 10U

F1 102 106 POLY(2) VX VY 0 50 11

.MODEL SMOD VSWITCH(RON=0.0105 ROFF=10E+5 VON=0.5 VOFF=0)

.MODEL DMOD D (IS=2.2E-15 BV=1200 TT=0 CJO=0)

.ENDS SCR

*************SUBCIRCUITO RMS*******************

.SUBCKT RMS IN+ IN- IC OUT

* Calculates RMS value of V(IN+,IN-)

GI 0 IC POLY(1) IN+ IN- 0 0 1

RI IC 0 1G

CI IC 0 1

ERMS OUT 0 VALUE={SQRT(V(IC)/TIME)}

RRMS OUT 0 1G

.ENDS RMS

****************************************************

*************SUBCIRCUITO IRMS*******************

.SUBCKT IRMS IN+ IN- R OUT

* Calculates RMS value of I(IN+,IN-)

GI 0 IC POLY(1) IN+ IN- 0 0 1

RI R 0 1G

CI R 0 1

ERMS OUT 0 VALUE={SQRT(V(R)/TIME)}

RRMS OUT 0 1G

.ENDS IRMS

****************************************************

.IC V(IC)=0

.TRAN 10ms 100MS 0

.PROBE


.END

GRÁFICAS CON CARGA RESISTIVA ÁNGULO DE 60º

Voltajes


VOLTAJE RMS

DIAGRAMA DEL CIRCUÍTO CON CARGA RESISTIVA- INDUCTIVA

REPORTE DE SIMULACIÓN CON CARGA RESISTIVA E INDUCTIVA CON ÁNGULO DE 0º.

Se muestra las simulaciones que se realizaron en el software Topspice 5.8 que serán presentadas a continuación.

Valores tomados para la simulación.




VG1 G1 W1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG3 G3 W1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG5 G5 W1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG2 G2 3 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG6 G6 2 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG4 G4 1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)

R W1 W2 10L W2 0 1.3mH

**V10 1 4 27C**

XRMS W1 W2 IC RMS RMS

*********SUBCIRCUITO SCR*********************


*************SUBCIRCUITO RMS*******************.SUBCKT RMS IN+ IN- IC OUT* Calculates RMS value of V(IN+,IN-)GI 0 IC POLY(1) IN+ IN- 0 0 1RI IC 0 1GCI IC 0 1ERMS OUT 0 VALUE={SQRT(V(IC)/TIME)}RRMS OUT 0 1G.ENDS RMS

****************************************************


****************************************************

.IC V(IC)=0

.TRAN 10ms 200MS 0

.PROBE


.END

GRÁFICAS CON CARGA RESISTIVA E INDUCTIVA CON ÁNGULO DE 0º

Voltajes.




VALORES INSTANTÁNEOS PICO-PICO (con los valores de resistencia e inductancia modificados)

VOLTAJE RMS

REPORTE DE SIMULACIÓN CON CARGA RESISTIVA E INDUCTIVA CON ÁNGULO DE 60º.




VG1 G1 W1 PULSE (0 5 0ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG3 G3 W1 PULSE (0 5 2.76ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG5 G5 W1 PULSE (0 5 5.52ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG2 G2 3 PULSE (0 5 8.28ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG6 G6 2 PULSE (0 5 11.04ms 1n 1n 100us 16.6666ms)VG4 G4 1 PULSE (0 5 13.08ms 1n 1n 100us 16.6666ms)

R W1 W2 10L W2 0 1.3mH

**V10 1 4 27C**XRMS W1 W2 IC RMS RMS

*********SUBCIRCUITO SCR*********************


*************SUBCIRCUITO RMS*******************.SUBCKT RMS IN+ IN- IC OUT* Calculates RMS value of V(IN+,IN-)GI 0 IC POLY(1) IN+ IN- 0 0 1RI IC 0 1GCI IC 0 1ERMS OUT 0 VALUE={SQRT(V(IC)/TIME)}RRMS OUT 0 1G

.ENDS RMS

****************************************************


****************************************************

.IC V(IC)=0

.TRAN 10ms 100MS 0

.PROBE


.END

GRÁFICAS CON CARGA RESISTIVA E INDUCTIVA CON ÁNGULO DE 60º

Voltajes.


VALORES INSTANTÁNEOS PICO-PICO (con los valores de resistencia e inductancia modificados)

VOLTAJE RMS

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