Analysis, Interpretation and Report Writing

Para el análisis de las etapas de funcionamiento del circuito se considerará solamente el semiciclo positivo ya que el funcionamiento general del circuito es análogo para los dos.

El análisis será referido al primario del transformador de alta frecuencia, ya que el funcionamiento del convertidor Forward fue explicado anteriormente y su funcionamiento no se ve alterado.

Para el apoyo de las explicaciones mediante gráficas de las variables involucradas se mostrará en las figuras las curvas correspondientes a un periodo de conmutación, es decir 20 [useg].

a) Primera etapa (figura 3-17), t0<t<t1:

Durante esta etapa comienza a circular corriente desde la red hacia los condensadores resonantes y se mantiene un lazo a través de Lr y Cg , por lo tanto la suma de ambas corrientes iCr e1 iCr es igual a la corriente en Lr y2

Cg . Esta corriente cierra luego el lazo a través de D , por lo que:4

4 1 2 D Cr Cr

i

i

i

(3.8) Y 1 2 Lr Cr Cr

i

i

i

(3.9)

Al mismo tiempo el condensador de filtro entrega la energía a Lp a través de un lazo de corriente q luego circula por el interruptor, por lo tanto se tiene que:

S C Cg

i

i

i

(3.10)

Esta etapa termina cuando la corriente en los condensadores resonantes llega al máximo y la bobina Lr comienza a cargarse como se aprecia mas adelante en la figura 3-19.

En la figura 3-18 se observan las corrientes en Cg , C y la del interruptor, se demuestra gráficamente que la corriente en el interruptor es la suma de las 2 anteriores.

En la figura 3-19 se observan las corrientes de los condensadores resonantes, y el resultado de la suma de ambas, la cual equivale a la corriente que circula por D4.

Figura 3-19 corrientes de Cr ,1 Cr y2 D .4

b) Segunda etapa (figura 3-20):

En esta etapa la corriente en los condensadores resonantes comienza a decrecer y el inductor Lg comienza a conducir y cargarse con la energía de Cg , como puede verse en la figura 3-21, formando un lazo corriente que regresa por

Lr . Por lo tanto la corriente en Cg ahora esta compuesta por el lazo que

conforma con la rama de Lg , así:

1 2 Cg Cr Cr Lg

i

i

i

i

(3.11) Vac D1 C Lg Tr RL D3 D4 D2 Lp Ls Do Dlib Lo Co Dg Cg Cr1 Cr2 Lr D5 D6 icr2 icr1 icr1 iC iLr S iS iD4 iLg iCg

Figura 3-21 Corrientes en Cr y Lg .1

De la misma manera se tiene que:

4 Cg D Lg

i

i

i

(3.12) Y 1 2 Lr Cr Cr Lg

i

i

i

i

(3.13)

En la figura 3-21 se observa primero en (a) la corriente en Cr , y luego en1 (b) la corriente en Lg , se puede notar que al momento que la corriente de Cr1 llega al máximo y comienza a decrecer, comienza a cargarse Lg .

c) Tercera etapa (figura 3-22):

Al dejar de conducir el interruptor, inmediatamente Cg comienza a asumir la corriente debida a la energía acumulada en Lp , junto con esta corriente la energía acumulada en Lr también comienza a descargarse a través de Dg y entrega ésta al condensador filtro primario C , que invierte su corriente al momento de producirse el bloqueo del interruptor, una vez que Lr termina de entregar la energía almacenada comienza la siguiente etapa.

Dg Lr Cg

i

i

i

(3.14)

La corriente en los condensadores Cr y1 Cr ahora se invierte y la suma2 de ambas circula por el diodo D que esta polarizado directamente, así:1

1 1 2

D Cr Cr

i

i

i

(3.15)

Una vez que el interruptor deja de conducir, la energía de Lg comienza a descargarse a través de C , la cual se drena totalmente antes que termine el periodo de conmutación. En la figura 3-23 se observa primero en (a) la corriente por Dg , lo que marca el parámetro para esta etapa, ya que ésta describe la descarga de la energía de magnetización que ocurre a través de aquella rama. Luego en (b) y (c) se aprecian las corrientes de Lr y Cg y se puede notar que la suma de ambas corresponde a (a).

Figura 3-24 Corrientes en C y Lg .

En la figura 3-24 se aprecia primero en (a) la corriente en C , y luego en (b) la corriente en Lg , y se puede notar que luego que el interruptor deja de conducir, la corriente en ambos componentes es la misma hasta que desaparece.

C Lg

i

i

(3.16)

d) Cuarta etapa (figura 3-25):

En esta etapa la corriente por Dg se anula y la corriente en Lr se

Figura 3-26 Corrientes en D , Dg y Cr .1

invierte y ahora asume la corriente debida a la energía almacenada en la rama

Lp Cg , junto con la corriente de los condensadores resonantes, que al tener su

corriente ahora invertida, Cr entrega su energía a1 Lr , el resto continúa igual

que la etapa anterior. Entonces se tiene que:

1 5 Lg D D

i

i

i

(3.17) Y 1 D Lg Lr Dg

i

i

i

i

(3.18)

Esta etapa termina cuando la corriente en los condensadores resonantes se elimina.

En la figura 3-26 se muestran las corriente en (a) 1D , (b) Dg y (c) Cr , y se

puede apreciar que t3 marca el momento en que Dg deja de conducir y que t4 marca el momento en que D se bloquea y por ende se elimina la corriente en1

e) Quinta etapa (figura 3-27):

En esta etapa el diodo D se bloquea y las corrientes que se observan1 corresponden a los lazos de la bobina Lg que continua entregando su energía a C , y la corriente de Lp y Cg que circula a través de D .5

En esta etapa la corriente de los condensadores resonantes se elimina definitivamente, el inductor Lg se descarga por Cg circulando un lazo de corriente por D y5 D . El otro lazo ocurre por6 Cg , Lr y D . Esta etapa termina5 cuando Lg termina de descargarse a través de C .

En la figura 3-28 se puede apreciar que es un corto tiempo el que dura esta etapa, pero representa la descarga de Lg , la cual no esta ligada a la corriente de los condensadores resonantes.

D1 C Lg Tr RL D3 D4 D2 Lp Ls Do Dlib Lo Co Dg Cg Cr1 Cr2 Lr D5 D6 iC iLr S iLg id5

Figura 3-27 Quinta etapa de operación.

f) Sexta etapa (figura 3-29):

En esta etapa el inductor Lg ya se encuentra descargado y a través de 5

D solo circula la corriente de Cg y Lr .

En la figura 3-30 se aprecian (a) la corriente en Lg , (b) la corriente en D5 y (c) la corriente en Lr , se puede notar que t5 comienza cuando se acaba la corriente en Lg y la etapa termina en t6, cuando el interruptor nuevamente vuelve a conducir y por ende se pasa a la etapa 1.

Finalmente a nivel general de un período de conmutación es importante notar las gráficas de las figuras 3-31 y 3-32. En la figura 3-31 se aprecian (a) corriente en el interruptor y (b) tensión en el interruptor. Con esta gráfica se puede notar que no existen sobre tensiones y que en el momento exacto en que el interruptor se bloquea, aparece el voltaje nominal sobre él.

Figura 3-29 Sexta etapa de operación.

Figura 3-31 Corriente y tensión en el interruptor.

En la figura 3-32 se puede apreciar la ondulación de tensión sobre el condensador principal C , la cual es despreciable con un valor de unos 0.03V, por lo que se considera como voltaje continuo.

In document Paula Ojala. Pro Gradu Thesis Autumn 2004 Department of Special Education University of Jyväskylä (Page 45-47)