Electrónica de Potencia/Módulos de inversión/Inversores Trifasicos

En este capitulo se expone el funcionamiento de los inversores trifasicos, para ello se muestra un ejemplo en forma de problema, simualación en Pspice y simulación en semisel.

Problema

Calcular la intensidad para un inversor trifásico con carga R-L en estrella con los siguientes datos:

 V=300V; f=100Hz; R=5Ω; L=25mH

Intervalo t1-t2:

Obtenemos las ecuaciones que define la tensión y la intensidad del circuito en este tramo.

$L*{\frac {di(t)}{dt}}+R*i={\frac {V}{3}};i(0)=I_{1}$

$i(t)={\frac {V}{3R}}*(1-e^{\frac {-R*t}{L}})+I_{1}*e^{\frac {-R*t}{L}}$

Obtenemos la ecuación que relaciona la tensión 2 con la 1.

$i_{2}={\frac {V}{3R}}*(e^{(}{\frac {-RT}{L}}*{\frac {T}{6}}))+I_{1}*(e^{(}{\frac {-RT}{L}}*{\frac {T}{6}}))$

Intervalo t2-t3:

Obtenemos las ecuaciones que define la tensión y la intensidad del circuito en este tramo, a diferencia de en el tramo anterior V=2/3.

$L*{\frac {di(t)}{dt}}+R*i={\frac {2V}{3}};i(0)=I_{2}$

$i(t)={\frac {2V}{3R}}*(1-e^{\frac {-R*t}{L}})+I_{2}*e^{\frac {-R*t}{L}}$

Obtenemos la ecuación que relaciona la tensión 3 con la 2.

$i_{3}={\frac {V}{3R}}*(e^{(}{\frac {-RT}{L}}*{\frac {T}{6}}))+I_{2}*(e^{(}{\frac {-RT}{L}}*{\frac {T}{6}}))$

Intervalo t3-t4:

Obtenemos las ecuaciones que define la tensión y la intensidad del circuito en este tramo

$L*{\frac {di(t)}{dt}}+R*i={\frac {2V}{3}};i(0)=I_{3}$

$i(t)={\frac {2V}{3R}}*(1-e^{\frac {-R*t}{L}})+I_{3}*e^{\frac {-R*t}{L}}$

Obtenemos la ecuación que relaciona la tensión 4 con la 3.

$i_{4}={\frac {V}{3R}}*(e^{(}{\frac {-RT}{L}}*{\frac {T}{6}}))+I_{3}*(e^{(}{\frac {-RT}{L}}*{\frac {T}{6}}))$

Al ser régimen permanente tenemos:

$i_{4}=i_{1}$

Teniendo en cuanta el régimen permanente, sustituimos en las ecuaciones y obtemos:

$i_{1}=-12.21A$

$i_{2}=-3.08A$

$i_{3}=9.13A$

Simulación con PSPICE

Para la simulación en Pspice usamos el código de la imagen de la inferior.

En este codigo realizamos la configuracion del circuito. Podemos distinguir los componentes que forman el circuito:

La fuente de tension declarada como v1.
Los tiristores llamados x1,x2,x3,x4,x5,x6 a los cuales se les dan los paramatros de configuracion.
Los diodos denominados d1,d2,d3,d4,d5,d6 cuya configuracion es la correspondienta al modelo dmod.
La carga compuesta por una resistencia (5Ω) y una bobina (25mH) en cada fase.

Obtenemos los siguientes resultados para la tensión.

En la imagen de la izquierda vemos la tensión R-N. Esta es la tensión que hay entre la fase R y el neutro del circuito.

En la derecha encontramos la tensión R-S, representa la relación de tensiones entre las dos fases.

Simulación semisel

Con semisel podemos realizar una simulación de nuestro circuito y comprobar su funcionamiento y los dispositivos necesarios para su funcionamiento. En las imágenes inferiores se ven los pasos a seguir:

En la primera imagen se muestra los parámetros de configuración de nuestro circuito. En este caso 300V de tensión de entrada, 13 A amperios de corriente de salida y 100 hercios de frecuencia. Además ponemos un factor de sobrecarga de 2 durante 10 segundos.
En la segunda elegiremos un dispositivo que cumpla con nuestras necesidades.
Después lo referente con la temperatura ambiental, el tipo de refrigeración que vamos a usar y el modelo de disipador que vamos a usar. Podemos elegir entre los que se muestras en la lista desplegable o configurar el nuestro dando valores a los parámetros Tth y Rth.

Configuracion del circuito
Seleccion del dispositivo
Seleccion de la refrigeración

Con todo configurado y el dispositivo elegido nos mostrara los resultados.

Lo primero que nos mostrará(imagen izquierda) será el circuito que hemos seleccionado y sus características. Después se puede ver la información del dispositivo que hemos elegido, en este caso muestra una temperatura máxima de funcionamiento de 175ºC, y los parámetros del transistor y diodo que componen el dispositivo.
Lo siguiente que nos mostrará (imagen central) será la configuración elegida como sistema de refrigeración. Seguido veremos los datos de potencia y temperatura de nuestro que obtendremos en nuestro circuito.
Lo último que nos muestra (imagen derecha) es una gráfica que muestra la evolución de la temperatura en función del tiempo en el momento de sobrecarga y nos indicara si la configuración es adecuada o no.