SIMULACIÓN MOTOR Y CONVERTIDOR CD

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SIMULACIÓN MOTOR Y CONVERTIDOR CD

Nombres: Sebastián Mauricio Fierro

Carlos Fernando Melo Jean Carlos Torrado Eduin Alonso Báez Ríos

Jonathan Joel Velasco Agudelo Fabian Andrés Pulido

Docente:

M. Sc Edison Andrés Caicedo Peñaranda

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURAS

INGENIERIA ELÉCTRICA 2020-2

TABLA                                          DE                                          CONTENIDO Introducción        4

Objetivos generales        4

Objetivos específicos        4

Marco teórico        5

Resultados y análisis de resultados (Metodología pasó a paso)        6

Convertidor de CD\CD reductor síncrono con implementación de bloque PWM (dos interruptores).        6

Simulación Bloque motor CD de Matlab –Simulink        13

Parámetros obtenidos a la salida del motor        18

CONCLUSIONES        24

Bibliografía        25

FIGURA 1: CONVERTIDOR CD/CD SÍNCRONO K=50, VIN=100V                 6 FIGURA 2: CONVERTIDOR CD/CD SÍNCRONO K=70, VIN=100V                 7 FIGURA 3: CORRIENTE DE LA BOBINA IL                 8 FIGURA 4: ESTADO ESTACIONARIO CORRIENTE DE LA BOBINA IL                 9 FIGURA 5: CORRIENTE DE LA CARGA ICARGA         10 FIGURA 6: TENSIÓN DE SALIDA VOUT         11 FIGURA 7: ESTADO ESTACIONARIO TENSIÓN DE SALIDA DEL SISTEMA         12 FIGURA 8: ESQUEMA FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL MOTOR DC         13 FIGURA 9: CURVA CARACTERÍSTICA PAR-VELOCIDAD         14 FIGURA 10: PARÁMETROS DEL MOTOR.         15 FIGURA 11: GENERADOR DE PULSOS TRIANGULARES         16 FIGURA 12: SIMULACIÓN DE LA SEÑAL TRIANGULAR         17 FIGURA 13: CONVERTIDOR CD/CD SÍNCRONO K=60, VIN=400V CON SEÑAL TRIANGULAR 18 FIGURA 14: VELOCIDAD MECÁNICA DEL MOTOR (RPM)         19 FIGURA 15: DATOS EL MOTOR EN FUNCIONAMIENTO         20 FIGURA 16: VOLTAJE DE ENTRADA AL MOTOR         21 FIGURA 17: CORRIENTE DE ARMADURA         22 FIGURA 18: CORRIENTE DE LA BOBINA IL         22 FIGURA 19: SIMULACIÓN DEL SISTEMA         23

Introducción

En este trabajo se presenta definición, esquema pasó a paso, resultados y análisis de resultados de un motor conectado con un convertidor CD/CD reductor síncrono, que obtiene una tensión de nivel continua en otro nivel de tensión continua y proporciona una salida regulada, lo que permitirá variar la potencia suministrada del motor de acuerdo a la variación del ciclo de trabajo de la señal de entrada. Se indica los resultados obtenidos del motor al cual se le aplica un torque especifico de operación para obtener una velocidad nominal, los cuales son; velocidad, torque electromagnético, corriente de campo y corriente de armadura. Analizando también la curva par-velocidad y los parámetros de diseño del convertidor CD/CD reductor.

Objetivos generales

• Implementar un convertidor CD/CD reductor sincrónico con el fin de establecer un buen control para un motor DC.

Objetivos específicos

• Estudiar el diseño de un convertidor CD/CD síncrono.
• Determinar los parámetros de un convertidor CD/CD síncrono para poder controlar la potencia suministrada de un motor, garantizando que no exista variación drástica en tensión y corriente.
• Analizar los parámetros de diseño del convertidor CD/CD.
• Interpretar los resultados de las señales generadas en el motor CD, tales como velocidad, torque, corriente del campo y corriente de armadura y curva par-velocidad.

Marco teórico

Convertidor Buck (Reductor)

El convertidor Buck, es un tipo de convertidor conmutado CD-CD también conocido como el nombre de convertidor reductor (Step-Down). La función de este convertidor es mantener una tensión de entrada o de carga. [1]

Torque

Torque, par o momento binario es la medición de fuerzas necesarias para guiar  un eje.  Para medir la fuerza necesaria para hacer girar el eje no basta definir la fuerza empleada:   es preciso decir también a que distancia del eje es aplicada la fuerza. La fuerza es medida por un par que es el producto por la distancia. [2]

Curva par velocidad

Es aproximadamente lineal entre vacío y plena carga; ya que cuando crece el deslizamiento, crecen linealmente: la corriente retórica, el campo del rotor, y el par inducido. Curva característica típica de un motor inducción. [3]

Resultados y análisis de resultados (Metodología pasó a paso)

Convertidor de CD\CD reductor síncrono con implementación de bloque PWM (dos interruptores).

Como primera medida estableceremos el circuito básico de funcionamiento para el convertidor de CD/CD síncrono, el cual cuenta con 2 interruptores, un circuito RLC (Resistencia, Bobina, Capacitor) y por el momento será analizado con una carga resistiva, como fuente de alimentación del circuito utilizaremos una fuente DC que nos suministrará al sistema corriente directa, en cuanto a la alimentación de la entrada g en los interruptores usaremos un bloque PWM inicialmente para la generación de los pulsos necesarios para el control lógico. Uno de los factores analizados en la simulación es el hecho de que los interruptores siempre deben estar alimentados con señales opuestas, esto con el fin de evitar un estado de accionamiento de cortocircuito. Por otro lado, la implementación del bloque PWM nos permitirá modificar entre tantas cosas la amplitud, la frecuencia del sistema que para este caso usaremos 62 KHz y también permitirá modificar el ciclo de trabajo del sistema y notaremos sus efectos en la Ilustración 1 Vs Ilustración 2, en las cuales se utilizó un ciclo de trabajo del 50 y 70 por ciento respectivamente.

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figura 1: Convertidor CD/CD Síncrono K=50, Vin=100V

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figura 2: Convertidor CD/CD Síncrono K=70, Vin=100V

Como se pudo observar en la comparación de la figura 1 y 2, los valores de tensión de salida cambiaron al hacer variar el ciclo de trabajo, esto sucede debido a que obedecen la relación de que la tensión de salida (Vout) es igual al producto de la tensión de entrada (Vin) y el ciclo de trabajo (K).

A continuación, se observa el procedimiento matemático para la implementación del inductor y el capacitor presentes en el sistema.

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