Resumen. En este artículo se presenta el diseño y puesta en funcionamiento de un convertidor AC-DC trifásico con tiristores (rectificador semicontrolador), con una potencia máxima de 1200 W. El convertidor se elaboró bajo una concepción didáctica [1] por un grupo de estudiantes de ingeniería como proyecto final del área de electrónica de potencia. Se presenta la integración de dos tipos de dispositivos utilizados en los sistemas embebidos actuales como son los microcontroladores PIC y los arduino nano. El microcontrolador PIC se encarga de recibir y procesar las señales de sincronización del rectificador con la red y entregar las señales de control a los tiristores. El ángulo de disparo para controlar el voltaje de salida DC del rectificador es enviado mediante comunicación UART al microcontrolador PIC desde un arduino nano, que además maneja una pantalla GLCD y un botón joystick, utilizados para presentar información del estado del rectificador y modificar el voltaje deseado en la carga. El sistema embebido estima mediante un algoritmo el voltaje DC de salida del rectificador y calcula la corriente DC medida a la salida del mismo. Finalmente se presentan algunos resultados obtenidos en laboratorio del convertidor construido. Palabras claves— Microcontrolador, tiristores, arduino. I. INTRODUCCIÓN a electrónica de potencia ha evolucionado dramáticamente en los últimos 20 años convirtiéndose en una de las áreas básicas en las carreras con enfoque en electrónica. Rashid en [2] afirma categóricamente que: “El desarrollo en los elementos semiconductores ha propiciado que se puedan realizar conversiones de energía de manera eficiente y a niveles elevados de potencia, lo cual satisfacen las necesidades crecientes de las aplicaciones industriales y de transporte (Trenes, automóviles, metros, barcos, ascensores)” Así mismo el auge de los microncontroladores ha proporcionado el desarrollo de sistemas embebidos cada vez más potentes, que reemplazan gran cantidad de elementos discretos (amplificadores operacionales, transistores, resistencias, etc) para la implementación de una tarea específica en diversas aplicaciones (ejemplo de esto esta los circuitos de disparo de los tiristores). Los convertidores de control de fase se pueden clasificar en dos tipos, dependiendo de la fuente de alimentación, como monofásicos o trifásicos. Cada tipo se puede subdividir en convertidor completo o semiconvertidor que puede funcionar como rectificadores o inversores conmutados a la frecuencia de red. El semiconvertidor trifásicos se utilizan en aplicaciones industriales hasta el nivel de 120kW, en los que se requiere de una operación de un cuadrante [3]. Conforme aumenta el ángulo de retraso se reduce el factor de potencia de este convertidor [4], [5] y el voltaje de salida del mismo. Este rectificador se utiliza en aplicaciones como de refrigeración, aire acondicionado, fuentes de alimentación ininterrumpibles (UPS)), en energía (Transmisión de corriente continua, enlaces de frecuencia, control de potencia reactiva, compensación de armónicas), en generadores de alta corriente alterna, accionamiento de motores DC, entre otros. Dado que los semiconvertidores en la industria fueron de los primeros convertidores usados masivamente en la industria, son una herramienta importante en la academia; debido a que proporciona una base de conocimiento para entendimiento del comportamiento de los rectificadores controlados a alta frecuencia que actualmente se encuentran en el mercado. En este artículo se muestra el diseño y construcción de un semiconvertidor trifásico con tiristores conectado a una red en Y de 220 Vrms de voltaje de línea, con una potencia de salida máxima de 1200 W y un voltaje de salida entre 0 a 310 V, desarrollado como proyecto final en el área de electrónica de potencia de la escuela de Ingeniería Electrónica de la UPTC sede Sogamoso. El semiconvertidor es controlado mediante un sistema embebido compuesto por un microcontrolador de la familia PIC, encargado de la sincronización y disparo de los tiristores que se comunica vía UART con un Arduino nano que se encarga de mostrar en una GLCD la medición de la corriente DC en la carga y estima mediante un algoritmo el voltaje DC de la misma. II. SEMICONVERTIDOR TRIFÁSICO TIPO PUENTE La topología básica de un rectificador controlado se muestra en la Fig. 1, donde se observa como la alimentación trifásica alterna se conecta al punto medio del diodo y del SCR. El convertidor tiene una operación de un cuadrante y se adiciono un diodo de marcha libre como protección para cargas altamente inductivas [6]. Fig. 1. Semiconvertidor Trifásico INTEGRACION DE UN SISTEMA EMBEBIDO (PIC - ARDUINO NANO) PARA EL CONTROL DE UN SEMICONVERTIDOR TRIFASICO TIPO PUENTE Camilo A. Sanabria, Linda Y. Vanegas, Laura T. Guio, Oliverio Ortiz. L
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integracion de un sistema embebido (pic - arduino nano) para el ...
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Resumen. En este artículo se presenta el diseño y puesta en
funcionamiento de un convertidor AC-DC trifásico con tiristores
(rectificador semicontrolador), con una potencia máxima de 1200
W. El convertidor se elaboró bajo una concepción didáctica [1]
por un grupo de estudiantes de ingeniería como proyecto final del
área de electrónica de potencia. Se presenta la integración de dos
tipos de dispositivos utilizados en los sistemas embebidos actuales
como son los microcontroladores PIC y los arduino nano. El
microcontrolador PIC se encarga de recibir y procesar las señales
de sincronización del rectificador con la red y entregar las señales
de control a los tiristores. El ángulo de disparo para controlar el
voltaje de salida DC del rectificador es enviado mediante
comunicación UART al microcontrolador PIC desde un arduino
nano, que además maneja una pantalla GLCD y un botón joystick,
utilizados para presentar información del estado del rectificador y
modificar el voltaje deseado en la carga. El sistema embebido
estima mediante un algoritmo el voltaje DC de salida del
rectificador y calcula la corriente DC medida a la salida del mismo.
Finalmente se presentan algunos resultados obtenidos en
[10] Sigma Electrónica, Manual Arduino Nano, Septiembre 2016[Online].Disponible:http://www.sigmaelectronica.net/manuals/Ardui
noNanoManual.pdf.
Camilo Andrés Sanabria Totaitive, (1982- ) Ingeniero Electrónico con
grado de honor en Ingeniería de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de
Colombia, sede Sogamoso, Maestría en Ingeniería Electrónica con énfasis en electrónica de Potencia de la Pontificia Universidad Javeriana. Investigador del
grupo en Robótica y Automatización Industrial GIRA UPTC. Docente auxiliar
de la escuela de Ingeniería Electrónica sede Sogamoso de la Universidad
Pedagógica y Tecnológica de Colombia
Linda Yesenia Vanegas Cano, Estudiante de último semestre de Ingeniería
Electrónica de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, sede Sogamoso, Tecnóloga en Electrónica de la Fundación Universitaria Juan de
Castellanos y semillero en el grupo de investigación en Robótica y
Automatización Industrial GIRA UPTC.
Oliverio Ortiz Pedroza, nació en Tunja, Boyacá, en 1992. Ingeniero
Electrónico de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, actualmente realiza la especialización en Bases de Datos en esta misma
universidad.
Laura Teresa Guio Sandoval, Ingeniero Electrónico de la Universidad
Pedagógica y Tecnológica de Colombia, sede Sogamoso, especialización en
curso de Telecomunicaciones, semillero en el grupo de investigación en Robótica y Automatización Industrial GIRA UPTC.