Convertidor monofasico fuente de voltaje

Convertidor monofásico fuente de voltaje En el presente informe tenemos un convertidor inversor monofásico fuente de voltaje para aplicaciones industriales. Esta topología es utilizada constantemente para generar una variación de voltaje y de frecuencia en la carga. Topología de inversor resonante monofásico. Esta topología se muestra en la Fig. 1 que consta de un puente de diodo rectificador no controlado de onda completa, un condensador de filtro, una inductancia de filtro de entrada, el inversor fuente de voltaje, y una carga resonante. Se hace conmutar el inversor a altas frecuencias (alrededor de los 15KHz). El rectificador cumple con la particularidad básicamente de transformar de corriente alterna a corriente continua mediante diodos rectificadores de estado sólido; dependiendo del condensador de filtro es el estado del voltaje DC que se requiera. El diseño del condensador de filtro del rectificador viene dado suponiendo un factor de potencia unitario, por: El inversor conectado al condensador de enlace DC está compuesto de 4 transistores IGBTs IRG4PC40UD soportando una corriente en el colector de 40A y 600V. El cual, consta de 2 puentes de transistores que hacen alternar la corriente directa reflejando en la carga una corriente alterna controlada por los transistores y estos a la vez su base están comandadas mediante una señal de control PWM de 5v recepcionada por un receptor de fibra óptica añadido a un driver que transforma la señal PWM en una señal PWM de 15v. Fig. SEQ Fig. \* ARABIC 1. Topología convertidor. El convertidor está considerado para una potencia de 2kW, y debido a que la carga es RLC se aplica el principio de la resonancia y la reactancia donde tenemos . La resonancia puede aparecer en todo circuito que tenga elementos L y C. Por lo tanto existirá una resonancia serie y otra resonancia paralelo o en una combinación de ambos. El fenómeno de resonancia se manifiesta para una o varias frecuencias, dependiendo del circuito, pero nunca para cualquier frecuencia. Es por ello que existe una fuerte dependencia del comportamiento respecto de la frecuencia. Viene de ello una gran importancia de los circuitos sintonizados, especialmente en el campo de las comunicaciones, en lo que hace a la sintonización de señales de frecuencias definidas o al "filtrado" de señales de frecuencias no deseadas. Genéricamente se dice que un circuito está en resonancia cuando la tensión aplicada y la corriente están en fase, el factor de potencia resulta unitario. Esta carga resonante viene dada por el principio de impedancia y la frecuencia de oscilación es dependiente netamente de la inductancia y capacitancia donde obtenemos: A continuación se presenta el convertidor para la aplicación de una cocina de inducción. Para la aplicación de cocina de inducción se debe tomar en cuanta una bobina plana de forma helicoidal como se muestra en la Fig. 2. Esta bobina se puede expresar mediante la ecuación de Wheeler que es válida en un rango de frecuencia de [0, 100KHZ] y asumiendo que la bobina es uniforme. Para la ecuación de Wheeler, se presume un corte transversal de la inductancia como se muestra en la Fig. 2. Fig. SEQ Fig. \* ARABIC 2. Inductancia Plana Y la ecuación de Wheeler viene dada por: Donde: n: Numero de vueltas. : Diámetro El principio de inducción electromagnética tiene una configuración básica de calentamiento por inducción, una fuente de alimentación genera una corriente alterna que atraviesa un inductor (normalmente una bobina de cobre) y la pieza a calentar se sitúa dentro de dicho inductor o por sobre ella en nuestro caso. El inductor actúa como el primario de un transformador y la pieza de circuito secundario. Cuando la pieza metálica es atravesada por el campo magnético, se inducen corrientes de Foucault en dicha pieza. Las corrientes de Foucault fluyen contra la resistividad eléctrica del metal, generando un calor localizado y preciso sin ningún contacto directo entre la pieza y el inductor. Este calentamiento ocurre con piezas magnéticas y no-magnéticas, y a menudo se conoce como “Efecto Joule” que hace referencia a la primera ley de Joule (fórmula científica que expresa la relación entro calor producido y corriente eléctrica a través de un conductor).