P4. Conversor DC/DC Reductor - Escuela Politécnica Nacional

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS DE POTENCIA
PRACTICA # 4
CONVERSORES DC-DC CONFIGURACIONES BÁSICAS: REDUCTOR
25 DE OCTUBRE DE 2014
1. OBJETIVO:
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.
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- 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.
Figura 1 Troceador Reductor
Figura 2 Conversor DC-DC de Cúk
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Figura 3 Conversor DC-DC Elevador
Figura 4 Conversor DC/DC en dos cuadrantes
3. TRABAJO PREPARATORIO
3.1 Explicar la secuencia de operación de la configuración
REDUCTOR mostrado en la Figura 1.
de
conversor
DC-DC
3.2 Realizar el cálculo de los componentes de la configuración del conversor reductor de la
Figura 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%.
3.4 Realizar la simulación del circuito de la Figura 1 para carga R, R-L
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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 4.1.
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
NOTA: EL INFORME SE REALIZARÁ AL FINAL DE LA PRÁCTICA
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