Electrónica de Potencia/Módulos de regulación de continua/Troceador Clase A
Troceador Clase A
editarLa corriente circulante por la carga es positiva, o lo que es lo mismo, fluye hacia la carga. Lo mismo ocurre con la tensión en la misma. Es un convertidor que trabaja en un solo y único cuadrante, con lo que ni la tensión ni la intensidad pueden modificar su sentido.
Un convertidor que verifica este modo de operación es el que se recoge en la siguiente figura . Donde V puede representar la fuerza contraelectromotriz de un motor DC.
Cuando el interruptor se cierra, la fuente de tensión E se conecta a la carga, el diodo D queda polarizado en inverso. La intensidad crece exponencialmente mientras circula a través de R, L y V. Por otro lado, cuando el interruptor se abre, la carga queda totalmente aislada de la fuente primaria de energía, la intensidad tiende a decrecer y en la bobina se induce una f.e.m. negativa que provoca que el diodo D entre en conducción, actuando como un diodo volante o de libre circulación.
Desarrollo matemático
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Simulación Pspice
editar- CIRCUITO TROCEADOR DIRECTO PRIMER CUADRANTE
V1 1 0 100
X1 1 2 SCRDC PARAMS:T=1 TD=0 TP=180 FRE=1000
D1 0 2 DMOD
.MODEL DMOD D
L 2 3 10M IC=8.75
R 3 4 5
VC 4 0 50
.LIB LEP2016.LIB
.TRAN 1U 2M 0M 1U
.PROBE
.options itl4 = 40 itl5 = 20000 ; *ipsp*
Se obtienen en PSpice las gráficas que representan la tensión que cae en la carga y de la intensidad que circula por la resistencia de la carga.
Simulación para la implementación real del Troceador (SemiSel)
editar.png)
LLevamos a cabo una simulación con dispositivos reales gracias al simulador de la marca Semikron (SemiSel)
Simulador
Primero seleccionamos el tipo de troceador que queremos implementar, en este caso, seleccionamos topología DC/DC y dentro de esta, el denominado como Buck (Troceador tipo A).
La herramienta nos muestra un esquema del circuito en el que se representa tensión de entrada, tensión de salida e intensidad de salida.
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SemiSel nos permite seleccionar parámetros como el voltaje de entrada, el de salida, la intensidad...
Nosotros simularemos para la condición mas desfavorable siendo el ciclo de trabajo 1 y el voltaje de entrada 600V (igual que el de salida), con una intensidad de salida de 100A.
El siguiente paso será seleccionar el dispositivo de conmutación, nosotros nos decantamos por un IGBT de la familia SEMITRANS, concretamente el SKM900GA12E4 que podemos ver en la miniatura de la derecha.
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Se trata de un módulo de transistor bipolar de puerta aislada que cuenta con un diodo en inversa.
Una vez escogidos el circuito de potencia y el conmutador, nos queda por configurar un parámetro muy importante del cual dependerá el correcto funcionamiento de nuestro choper, la refrigeración.
Para una temperatura ambiente de 40º, hemos seleccionado un dispositivo de refrigeración de semikron (P14/120) que funciona por aire forzado proporcionando un flujo de aire de 80 m³/h.
Ya escogidos todos los parámetros de diseño solo nos queda observar si nuestro diseño es correcto o no, la temperatura del dispositivo debe ser la adecuada pero de manera que no sobredimensionemos la aplicación.
Podemos observar que la aplicación da nuestro diseño como bueno, ya que no se excede la temperatura máxima de la unión ni ninguno de los demás parámetros limitadores. Las pérdidas en el dispositivo de conmutación son de 114W.