Diseño y construcción de un transformador electrónico 12Vrms 50W con control de frecuencia de conmutación programable


Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.22517/23447214.24251

Palabras clave:

control programable, convertidores AC-AC, frecuencia de conmutación, MOSFET, transformadores

Resumen

Con el fin de reducir tamaño y peso, se han venido implementando alternativas para escalar niveles de tensión de la red eléctrica, manteniendo alta eficiencia y baja distorsión. El propósito de este artículo es presentar los resultados del diseño y construcción de un transformador electrónico controlado por un microcontrolador (μC). Se realizó la caracterización de un transformador resonante con núcleo de ferrita, y simulaciones con los modelos reales de los dispositivos electrónicos para validar la etapa de diseño. Se construyó un prototipo que conmuta a diferentes frecuencias con tiempo muerto de 2µs, obteniendo como resultado, una señal a la salida de 12Vrms que opera para cargas resistivas que consuman de 0 a 50W con una eficiencia ( ) aproximada de 94%. Los resultados muestran la viabilidad de desarrollar transformadores electrónicos programables que permiten, a diferencia de los transformadores electrónicos resonantes, entregar cualquier valor de potencia sin depender de la carga.

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Biografía del autor/a

Nelson Enrique Trillos León, Universidad Industrial de Santander

Nelson Enrique Trillos León nació en Bucaramanga, Colombia. Es Ingeniero Electrónico egresado de la Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga, Colombia). Las áreas de interés investigativo incluyen el diseño, construcción y desarrollo de dispositivos electrónicos y de telecontrol. Posee experiencia en desarrollo de proyectos de investigación, desarrollo e innovación (I+D+I). Actualmente se desempeña
como consultor experto y certificado en automatización inteligente y es integrante activo del grupo de investigación RadioGIS.

Jaime Guillermo Barrero Pérez, Universidad Industrial de Santander

Jaime Guillermo Barrero Pérez es ingeniero electricista, especialista en docencia universitaria y magister en potencia eléctrica de la Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga, Colombia). Es profesor titular de la Escuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones de la Universidad Industrial de Santander. Es integrante del grupo de investigación CEMOS. Las áreas de interés investigativo incluyen sistemas de potencia y electrónica industrial.

Jorge Eliecer Gómez Pinto, Universidad Industrial de Santander

Jorge Eliecer Gómez Pinto nació en Bogotá, Colombia. Es Ingeniero Electrónico egresado de la Universidad Industrial de Santander (Bucaramanga, Colombia). Su enfoque profesional está dedicado a la investigación, mantenimiento, diseño y nuevas tecnologías en el área de Wireline. Actualmente se desempeña como jefe de mantenimiento y control en base Expro Colombia.

Citas

W. Brokering, R. P. Behnke and L. Vargas, Los sistemas eléctricos de potencia, Prentice Hall, 2008, p. 84.

L. Keke and L. Lin, "Analysis of favored design frequency of high-frequency transformer with different power capacities," 2014 International Conference on Power System Technology, 2014. DOI: 10.1109/POWERCON.2014.6993764.

https://doi.org/10.1109/POWERCON.2014.6993764

R. Petkov, "Optimum Design of a High-Power, High-Frequency Transformer", IEEE Transactions on Power Electronics, Vols. 11, no. 1, January 1996. DOI: 10.1109/63.484414.

https://doi.org/10.1109/63.484414

A. Gonzalez, R. Cesari and R. Vicioli, "Diseño de transformadores con ferritas lineales", Mexico: Universidad Tecnológica nacional, facultad regional Mendoza, departamento de electronica, 2009 .

D. Hart, Introduction to Power Electronics, Prentice Hall, 1997.

M. K. Kazimierczuk and W. Szaraniec, "Electronic ballasts for fluorescent lamps", IEEE transac. on Power Electronics, vol. 8, nº4, pp. 386-395, Octubre 1993.

https://doi.org/10.1109/63.261008

M. S. Perdigão, M. Menke, A. Seidel, R. A. Pinto and J. M. Alonso, "A review on variable inductors and variable transformers: Applications to lighting drivers," 2014 IEEE Industry Application Society Annual Meeting, 2014. DOI: 10.1109/IAS.2014.6978431.

https://doi.org/10.1109/IAS.2014.6978431

M. Polonskii, "Design procedure for dimmable electronic transformer," 2004 IEEE International Conference on Industrial Technology, 2004. DOI: 10.1109/ICIT.2004.1490159.

https://doi.org/10.1109/ICIT.2004.1490159

J. Hua, "Low voltage dimming system," Conference Record of the 1999 IEEE Industry Applications Conference, 1999, DOI: 10.1109/IAS.1999.805969.

https://doi.org/10.1109/IAS.1999.805969

W. Zhu, K. Zhou, M. Cheng and F. Peng, "A high-Frequency-Link Single-Phase PWM Rectifier", IEEE Transactions on industrial electronics, Vols. 62, no. 1, January . 2015. DOI: 10.1109/TIE.2014.2327568.

https://doi.org/10.1109/TIE.2014.2327568

L. Nerone and B. Trevino, "A new halogen electronic transformer," Sixteenth Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2001 (APEC 2001). DOI: 10.1109/APEC.2001.911687.

https://doi.org/10.1109/APEC.2001.911687

L. Nerone, "A complementary Class D converter," Conference Record of 1998 IEEE Industry Applications Conference, 1998. DOI: 10.1109/IAS.1998.729921.

https://doi.org/10.1109/IAS.1998.729921

K. Jirasereeamornkul, I. Boonyaroonate and K. Chamnongthai, "High-efficiency electronic transformer for low-voltage halogen lamp," Proceedings of the 2003 International Symposium on Circuits and Systems, 2003 (ISCAS '03), Vol. 3. DOI: 10.1109/ISCAS.2003.120502.

J. A. Tenorio-Melo, E. Franco-Mejía and H. Vásquez, "Modelado en espacio de estados de un conversor CA/CC monofásico aislado con alto factor de potencia," Revista UIS Ingenierías, vol. 12. No 1, 2013.

V. H. Kurtz, "Fuentes de Alimentación", Cátedra Electrónica y Dispositivos, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Misiones UNaM, 2016.

J. A. Sabaté, M. Jovanovic, F. Lee and R. Gean, "Analysis and Design-Optimization of LCC resonant inverter for high-frequency AC distributed power system", IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 42, No. 1, pp. 63-71, Febrero 1995. DOI: 10.1109/41.345847.

https://doi.org/10.1109/41.345847

P. Fichera, R. Scollo, Electronic transformer for a 12V halogen lamp, STMicroelectronics [Online]. Available:https://www.st.com/resource/en/application_note/cd00003902-electronic-transformer-for-a-12v-halogen-lamp-stmicroelectronics.pdf.

H. M. Rashid, Electrónica de Potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones", 2ª ed., Prentice Hall, 1995.

R. Sarmiento, "Electrónica industrial, el transistor de potencia", Universidad de las palmas de la gran canaria. Escuela Técnica superior de ingenieros, Julio 2010.

B.Williams, "Power Electronics: Devices, Drivers, Applications, and Passive Components", University of Strathclyde, Glasgow - UK. 2006..

J. Alonso, "Inversores resonantes de alta frecuencia", Universidad de Oviedo, Gijón. Mayo 1999.

Corporation Atmel , Atmel ATtiny25, ATtiny45, ATtiny85 Datasheet, [Online]. Available: https://www.mouser.com/ds/2/268/Atmel-2586-AVR-8-bit-Microcontroller-ATtiny25-ATti-1066528.pdf.

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Publicado

2020-09-30

Cómo citar

Trillos León, N. E., Barrero Pérez, J. G., & Gómez Pinto, J. E. (2020). Diseño y construcción de un transformador electrónico 12Vrms 50W con control de frecuencia de conmutación programable. Scientia Et Technica, 25(3), 358–366. https://doi.org/10.22517/23447214.24251

Número

Sección

Eléctrica