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LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
Campus Politécnico "J. Rubén Orellana R."
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
Carrera de Ingeniería Electrónica y Control
Carrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones
Carrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información
Carrera de Ingeniería Eléctrica
LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA
PRÁCTICA N°8
1. TEMA
RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA USANDO
TBJ´s DE POTENCIA
2. OBJETIVOS
2.1. Diseñar e implementar un rectificador tipo puente controlado con transistores
bipolares de juntura.
3. INFORMACIÓN
En la presente práctica se implementará el circuito de control y potencia para un
rectificador de onda completa como se detalla en la Figura 1.
VARIAC
50 Vpico
Figura 1: Rectificador de onda completa con transistores de potencia.
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Nótese que a diferencia de la práctica anterior donde se emplearon SCR´s, para ésta
práctica se emplearán TBJ´s de potencia para así contrastar las ventajas y desventajas de
emplear estos dispositivos en una misma aplicación.
En primer lugar, se debe seleccionar un transistor capaz de manejar el voltaje y corriente
requeridos, es decir, que pueda tolerar un voltaje colector-emisor igual al voltaje máximo
entregado por la fuente sinusoidal y la corriente demandada por la carga. Debido a la
reducida capacidad de los transistores para manejar altos voltajes inversos colectoremisor, en esta práctica se empleará un VARIAC como fuente sinusoidal de entrada con
un valor de voltaje máximo de 50 Vpico.
Al igual que en la práctica anterior, debe implementarse un circuito de control que
entregue señales sincronizadas con la red, de modo que el transistor T1 y T4 operen
simultáneamente para el semiciclo positivo y los transistores T2 y T3 lo hagan en el
semiciclo negativo, como se indica en la Figura 2.
V_load
V_in
200
100
0
α
-100
-200
Control_T1_T4
Control_T2_T3
0.8
0.4
0
0
0.004
0.008
Time (s)
0.012
0.016
FIGURA 2. Señales de control de los transistores del puente.
4. TRABAJO PREPARATORIO
4.1. Diseñar el circuito de control (determinar con cálculos los valores de los
componentes) para generar las formas de onda indicadas en la Figura 2, para
trabajar con un ángulo de disparo entre 20 y 170 grados. Las señales de control
pueden ser generadas usando un microcontrolador o a su vez empleando un
circuito de disparo sincronizado con la red como se muestra en la Figura 3. Dicho
circuito es un generador de señales de control con rampa lineal sincronizado con
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la red para los dos semiciclos, y control del ángulo de disparo alfa variable,
usando amplificadores operacionales. El circuito se compone de un detector de
cruce por cero constituido por un rectificador de media onda, una resistencia
limitadora y el LED de un opto acoplador. La segunda parte del circuito es un
integrador que está funcionando como un generador de una señal diente de
sierra, cuya pendiente se controla con el potenciómetro P1. Esta señal luego se
compara con un voltaje variable cuyo valor depende del potenciómetro P2, que es
con el cual se puede controlar el ángulo de disparo alfa.
Circuito de control para señal sincronizada con el semiciclo positivo
Circuito de control para señal sincronizada con el semiciclo negativo
Figura 3. Circuito generador de señales de control sincronizadas con la red para
ambos semiciclos.
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Sea que las señales SIGNAL_1 o SIGNAL_2 sean generadas con un microcontrolador o
con los circuitos de la Figura 3; el modo de acoplamiento de dichas señales de control con
la parte de potencia se detalla a continuación en la Figura 4.
Figura 4. Acoplamiento de señales de control con la parte de potencia.
4.2. Simular el circuito completo con carga RL (R = 12 [Ω] y L = 10 [mH]) y presentar
las formas de onda de voltaje y corriente en la carga y en la línea para α = π/3 y
α = 2π/3.
5. EQUIPO Y MATERIALES

4 Fuentes de poder DC.

Osciloscopio.
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
Analizador de armónicos Fluke 41B.

Foco de 100 W, 120 V.

Inductores.

Multímetro.

Motor de DC.

Puntas de prueba.

Cables.
6. PROCEDIMIENTO
6.1. En el laboratorio se armará el conversor de potencia diseñado y se comprobarán
las formas de onda con carga R y RL. Los estudiantes deben traer armado el
circuito. La carga y las fuentes serán proporcionadas en el Laboratorio.
6.2. Compruebe el funcionamiento del circuito de disparo de los tiristores con una
carga R.
6.3. Tomar formas de onda de voltaje y corriente con carga resistiva y para carga RL
para un ángulo de disparo sugerido por el instructor. (Para ambos casos colocar
de manera OBLIGATORIA el diodo de conmutación paralelo a la carga). Además,
tomar valores de voltajes y corrientes RMS y medio en la carga y en la línea.
Tomar valores de potencias, factor de potencia y THD en la línea.
6.4. Para carga RL modificando el ángulo de disparo, determinar el alfa crítico y el
ángulo de extinción β.
6.5. Para carga RLE en conducción discontinua, determinar el ángulo de extinción β
para un ángulo alfa determinado por el instructor.
7. INFORME
7.1. Presentar el circuito implementado y las diferentes formas de onda obtenidas para los
distintos casos.
7.2. Para el caso de carga RL, determinar de forma teórica y por simulación el ángulo alfa
crítico, presente los errores obtenidos y los comentarios respecto a los mismos.
7.3. Para el numeral 6.5, determinar de forma teórica y por simulación el ángulo de
extinción β. Presente el error obtenido y comente respecto a dichos valores.
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7.4. Conclusiones y Recomendaciones.
8. REFERENCIAS
[1] José Rodríguez, Pablo Lezana, Samir Kouro, and Alejandro Weinstein. 11 – single
phase controlled rectifiers. In Muhammad H. Rashid, editor, Power Electronics Handbook
(Third Edition), pages 183 – 204. Butterworth-Heinemann, Boston, third edition, 2011.