Tarea 2: Convertidores DC-DC

Electrónica Industrial - ELO 381
Tarea 2: Convertidores DC-DC
Fecha Publicación: 5 Octubre 2016
Fecha Entrega: 17 Octubre 2016
Parte 1
Analice y simule el convertidor DC-DC tipo Cuk se muestra en la figura 1.
1. Dibuje los circuitos equivalentes del convertidor DC-DC cuando el interruptor de potencia esta encendido y apagado.
2. Dibuje en forma esquemática (no utilizando resultados de simulación) las formas de onda del pulso de
disparo y de la corriente en los inductores 1 y 2, considerando que el voltaje en los condensadores se
mantiene constante.
3. A partir de las expresiones de la variación de corriente en los inductores, encuentre la relación entre el
voltaje de entrada y el voltaje del condensador 1 en función del ciclo de trabajo D = Ton /T .
4. Utilizando el mismo procedimiento anterior encuentre la relación entre el voltaje de entrada y de salida
en función del ciclo de trabajo D.
5. Considerando una carga resistiva de valor R encuentre la expresión del valor medio de la corriente del
ambos inductores.
6. Simule el convertidor en PSIM considerando L1 = L2 = 2mH, C1 = C2 = 100µF, R = 25Ω y
Vi = 100V. Considere un pulso de 50% de ciclo de trabajo (D = 0.5) y 10kHz. Ajuste el paso de
simulación a 1µS. Muestre:
(a) Pulsos de disparo del transistor.
(b) Corrientes en los inductores.
(c) Voltajes en los condensadores.
(d) Corrientes y voltajes por el transistor y el diodo.
7. Comente acerca de las capacidades de conversión de este tipo de convertidor.
NOTA 1: Para evitar el transitorio inicial ajuste las condiciones iniciales de corrientes y voltajes de
acuerdo a los valores medios que calculó en los puntos anteriores.
NOTA 2: Utilice una escala de tiempo y amplitud adecuada para visualizar cada figura.
NOTA 3: La escala de tiempo debe ser la misma en todos los gráficos.
ii
L1
+
+
+
-
-
vi
vT
v1 - i 2 L2
+
C1
vD C2
-
Figure 1: Convertidor Cuk
1
+
R vo
-
Parte 2
Analice y simule el convertidor Forward que se muestra en la figura 2. Para los pasos 1 al 5 no considere
el circuito en gris conectado en paralelo a la entrada del transformador.
1. Dibuje los circuitos equivalentes cuando el semiconductor esta encendido y apagado.
2. Dibuje en forma esquemática el pulso de disparo, el voltaje en el secundario, el voltaje en el diodo D2
y la corriente del inductor.
3. Determine la relación entre el voltaje de entrada y salida en términos del ciclo de trabajo y la razón
de transformación.
4. Considerando una carga de valor R calcule la corriente media de salida y de entrada.
5. Simule el convertidor en PSIM considerando Vi = 100V, L = 2mH, C = 100µF, R = 25Ω. Utilice los
datos del transformador monofásico que vienen por defecto. La razón de transformación del transformador es 1:2. Considere un pulso de disparo del 50% (D=0.5) y 10kHz. Ajuste el paso de simulación
a 1µS. Muestre
(a) Pulsos de disparo del transistor.
(b) Corriente en el inductor de entrada.
(c) Corrientes en los diodos y en el primario.
(d) Voltaje del semiconductor.
6. Simule el convertidor en PSIM en las mismas condiciones anteriores pero utilice un circuito de snubber
como el mostrado en gris en la figura 2 con los valores Cs = 1µF y Rs = 1kΩ Muestre
(a) Pulsos de disparo del transistor.
(b) Corriente en el primario.
(c) Voltaje del semiconductor.
(d) Voltaje del condensador de snubber.
7. Comente acerca de las diferencias entre ambas simulaciones.
1:2 + vD1 - i L L
ii
+
vi
-
D1
Cs Rs
Ds
D2
+
vD2 C
-
is
+
vT
-
Figure 2: Convertidor DC-DC aislado
2
+
R vo
-