ups final

UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA-INGENIERIA ELECTRONICA-ELECTRONICA DE POTENCIA II 1

Resumen— El presente documento reúne el conjunto de

elementos útiles en el proceso de elaboración de un sistema de

alimentación ininterrumpida (UPS), junto con el circuito de

disparo que permite mantener un nivel de tensión deseado a la

salida del circuito, para ello se trabajara el sistema en modo

continuo para obtener un comportamiento lineal.

Abstract— This document contains the set of elements useful

in the preparation of a UPS (UPS), along with the trigger circuit

that can maintain the desired voltage level at the output of the

circuit, this will work the system in continuous mode to obtain

a linear behavior.

Palabras claves— Dispositivo, alimentación, filtrado, energía,

información, eléctrico, modulación.

I. INTRODUCCIÓN

os sistemas de alimentación ininterrumpida o sus siglas

en ingles UPS los cuales son utilizados para gran

variedad de aplicaciones para dispositivos eléctricos

como lo son equipamiento médico, computadores, sistemas de

comunicaciones, etc. Con la finalidad de asegurar un suministro

eléctrico eficiente sin ser interrumpido y sin ser totalmente

dependiente del estado de la red eléctrica. Los sistemas de

alimentación ininterrumpida son adecuados para proteger un

dispositivo de sobretensiones y bajas tensiones los cuales

pueden ser producidos por el suministro de la red eléctrica, se

sabe que estos sistemas se clasifican en tres principalmente

según características de funcionamiento se clasifican en

dinámicos, rotatorios, híbridos.

II. CRITERIOS DE DISEÑO

Pretendemos llevar a cabo el diseño y la implementación de un

sistema de alimentación ininterrumpida, una vez implementado

este, se procede a la realización de las pruebas de corto circuito,

conmutación cuando no hay energía, eficiencia y el análisis de

las señales.

Fig. 1. Diagrama de bloques para la implementación de la UPS

Esta UPS es denominada doble conversión porque toma la

tensión AC, la transforma en DC para carga de baterías y

alimentación de Inversor y finalmente la transforma en tensión

AC. En presencia de red, el cargador alimenta las baterías

(cargándolas) y alimenta también el inversor. El inversor

transforma la tensión DC en AC y alimenta la carga. En

ausencia de red de entrada, el cargador está deshabilitado. Las

baterías alimentan el inversor y éste alimenta la carga. De esta

manera aun cuando hay corte de energía, la tensión que

alimenta la carga siempre es generada por el inversor. El bypass

es una vía alterna de alimentación para la carga en caso de que

falle el inversor o se presente una sobrecarga.

A continuación se explica la función de cada uno de los bloques

ya mencionados:

A. Regulador de carga

Impide que las baterías se sigan cargando cuando ya han

alcanzado su nivel máximo, si se sobrecargan se pueden

calentar peligrosamente y se acorta su vida útil; también evita

el retorno de la carga de la batería a los paneles.

Si la batería estuviese cargada, pasaría la corriente al sistema de

consumo y si no se tuviera consumo, la disiparía en forma de

calor.

B. Baterías

Una o más baterías son necesarias para mantener funcionando

al equipo UPS cuando la energía de la línea falla o cae

demasiado. Las baterías son fundamentales para el sistema de

alimentación ininterrumpido ya que ellas se encargan de

garantizar la continuidad de alimentación, suministrando

energía al inversor (durante el tiempo necesario) cuando está

ausente la red de alimentación. Por lo tanto, es indispensable

que estén siempre conectadas, en condiciones de

funcionamiento y cargadas. En anexo 3 están las

especificaciones técnicas de este elemento

Fig.2 Batería usada

SISTEMA DE ALIMENTACION

INTERRUMPIDA UPS

(UNIINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY)

(Diciembre 2013) Jairo Alonso Lombana Esquivel, Edgar Julián Prieto Riveros, Diego Ernesto Quicano Ramírez, Cristian Fabián Rodríguez Nieto

L

Ing_Numpaque

Tachado


C. Filtro

Para conseguir una señal sinodal más refinada se diseñara un

filtro pasa bajos LC de cuarto orden, el cual tiene la siguiente

función de transferencia:

La frecuencia de resonancia estará dada por:

0

1

2 LC

f

Para filtrar la fundamental de 60Hz se toma un valor de

inductancia y se calcula el capacitor, sin embargo para que se

consiga una buena atenuación de los armónicos y de manera

que los valores de inductancia y capacitancia no sean tan

grandes se diseña el filtro a 100Hz. entonces de la ecuación

anterior se reemplaza de la siguiente manera:

2

0

1C

2 L

f Tomando L de 22mH se obtiene C=33uF

D. Inversor

El inversor es un convertidor de corriente continua en corriente

alterna, dicho elemento se encuentra dentro de la línea principal

de energía debido a que siempre se encuentra en

funcionamiento. Generalmente el conmutador está conectado a

la salida del inversor. La corriente pasa por el rectificador

continuamente, cargando la batería y alimentando el inversor el

cual, a su vez, da la corriente alterna a la salida del UPS.

Al cortarse la corriente eléctrica de entrada, son las baterías las

encargadas de alimentar el inversor, por esta razón la salida no

sufre ninguna interrupción por el corte. No es así en el caso de

los UPS off-line, donde un corte eléctrico sí produce una breve

interrupción eléctrica.

E. Modulación senoidal unipolar

La modulación senoidal es utilizado para disminuir la distorsión

de armónicos en inversores monofásicos ya que al utilizar este

tipo de inversor se disminuye es porcentaje a casi a cero o a un

valor adecuado para suministrar una buena señal de

alimentación AC, este tipo de modulación se realiza mediante

dos señales de referencias senos, en la cual una está invertida y

se compara con una señal portadora triangular para así generar

una PWM con múltiples señales de diferentes ciclo útil.

La salida se conmuta de nivel alto a cero o de nivel bajo a cero,

este tipo de modulación tiene los siguientes controles:

Fig.3.Transistores para modulación.

S1 activo cuando Vsin>Vtri.

S2 activo cuando -Vsin<Vtri.

S3 activo cuando -Vsin>Vtri.

S4 activo cuando Vsin<Vtri

Donde S1, S4 y S2, S4 son complementación y representa los

transistores a conmutar

Fig. 4. Curvas de modulación senoidal unipolar del inversor.

Modulación senosoidal unipolar

En la Fig.5. Se muestra el PIC18F2550, el cual utilizamos para

generar la modulación senosoidal unipolar como se muestra en

la Fig.6., utilizando el programa Proteus como simulador.

Fig. 5. Pic18F2550

2

1LCH(s)1s

LC


Fig. 6. Modulación senosoidal unipolar obtenida mediante la

simulación

III. ANÁLISIS Y RESULTADOS

Mediante la implementación se obtuvieron resultados

favorables, lo primero que observaremos es la modulación

senosoidal unipolar, generada mediante el PIC18F2550 como

se observa en la Fig. 7:

Fig. 7. Modulación senosoidal unipolar obtenida en la practica

En la Fig. 8 se observa la señal que obtuvimos de la salida del

inversor

Fig. 8. Señal de salida del inversor

En la Fig. 9 se muestra la señal de salida del sistema de

alimentación ininterrumpida (UPS), ya pasada por el filtro

Fig. 9. Señal de salida de la UPS

En la Fig. 10 se ve la señal de la red para hacer la conmutación

de la red cuando hay o no hay energía

Fig.10. Señal de la red

En la Fig. 11 se observa la señal de los armónicos a la salida del

inversor y antes de pasar por el transformador de relación 10:

Fig. 11. Señal de los armónicos a la salida del inversor


En la Fig. 12 se observa la señal de los armónicos a la salida del

inversor y después de pasar por el transformador de relación 10:

Fig. 12. Señal de los armónicos a la salida del inversor y

después de pasar por el transformador.

IV. CONCLUSIONES

La etapa de diseño e implementación de un inversor, es un de

las etapas claves para la elaboración final de una UPS, se debe

tener en claro los conceptos aplicados en clase y lo más

sorprendente para muchos es que al tener resultados teóricos,

estos son muy similares a los resultados prácticos y/

experimentales.

Dentro de las factores críticos que cabe resaltar, son las

selección de materiales y/o dispositivos usados, ya que en estos

casos se tiene el riesgo de perder el dispositivo a causa de un

mal desempeño en el funcionamiento y esto traería

consecuencias para la entrega final del mismo, la carencia de

elementos fue algo recurrente en el proyecto final, haciendo

énfasis en que nuestra UPS (Proyecto Final), tuvo un colapso

ya al final de la entrega, pero se presentó en parte su

funcionamiento

Otro factor importante fue que los elementos que utilizamos se

buscan en lo posible que estos tenga un mayor lineamiento y

estén muy cercanos a sus valores del diseño establecido, es

busca en lo posible que los materiales tengan un rango de

tolerancia del valor lo mas mínimo posible

V. REFERENCIAS

[1] MUHAMMAD H. RASHID, Electrónica de Potencia

“Circuitos, dispositivos y aplicaciones”, Segunda edición,

Prentice Hall Hispanoamericana S.A.

[2] HART DANIEL, Electrónica de Potencia, Valparaiso, cap.

6, University Valparaiso, Indiana, Pearson Educacion S.A.,

Madrid 20001

[3]http://www.energitsa.com.ar/cursos/Capitulo_09.pdf

[4]http://pels.edv.uniovi.es/pels/pels/Pdf/Tesis/Tesis_Manuel_

Arias.pdf

[5] http://www.iseesac.com/archivos/ups.pdf


ANEXOS

Anexo1 #1

Fig. 13. Esquemático del circuito de la UPS


Anexo#2

Programación para generar la modulación senoidal unipolar

#include <18F2550.h> // Micro-controlador a utilizar

#device adc=8 #fuses INTRC,NOMCLR,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP,NODEBUG,USBDIV,CPUDIV1,NOVREGEN,NOPBADEN // fuses conFig.dos

#use delay(clock=8M) // Frecuencia de operacion interna

#include <math.H> // Libreria de ecuaciones matematicas #use standard_io(b) // Declarar puerto como entrada y salida

void main()

{ setup_adc_ports(NO_ANALOGS|VSS_VDD);

setup_adc(ADC_OFF); setup_spi(SPI_SS_DISABLED);

setup_wdt(WDT_OFF);

setup_oscillator(OSC_8MHZ|OSC_INTRC);

//setup_ccp1(CCP_PWM);

//setup_timer_2(T2_DIV_BY_1,99,1);

while(TRUE)

{ //set_pwm1_duty(76);

OUTPUT_B(0b00000000); delay_us(741);

OUTPUT_B(0b00000011);

delay_us(209); OUTPUT_B(0b00000000);

delay_us(539);


OUTPUT_B(0b00000000);

delay_us(366);

OUTPUT_B(0b00000011);

delay_us(539);


OUTPUT_B(0b00000011);


delay_us(175);


OUTPUT_B(0b00000000);


delay_us(630);


OUTPUT_B(0b00000011);


delay_us(366);


OUTPUT_B(0b00000000);


delay_us(209);


OUTPUT_B(0b00000000);

delay_us(741);



OUTPUT_B(0b00000000);


delay_us(395);


OUTPUT_B(0b00001100);


delay_us(241);


OUTPUT_B(0b00000000);


delay_us(661);


OUTPUT_B(0b00001100);


delay_us(241);


OUTPUT_B(0b00000000);



delay_us(539);


OUTPUT_B(0b00000000);

delay_us(741); }

}


Anexo #3

ups final

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