SUPRESIÓN DE VOLTAJES TRANSITORIOS EMERGENTES

SUPRESIÓN DE VOLTAJES TRANSITORIOS EMERGENTES
(TVSS, transient voltage surge suppression)

Existen diversas sistemas para ofrecer protección a los equipos electrónicos actuales (telecomunicaciones, TV’s, radios, computadores, etc.), los cuales frecuentemente se ven expuestos a voltajes transitorios, de muy corta duración y que consisten en una elevación de voltaje y/o operaciones de switcheo, que generalmente no representan daños inmediatos en los equipos pero si en muy corto plazo. Los estudios actuales se están perfilando al desarrollo de tecnologías de protección que integran la utilización de microprocesadores con la capacidad de actuar como supresores de voltajes transitorios emergentes (TVSS), las características a tomar en cuenta acerca del tipo de TVSS que se debe utilizar para una aplicación específica.

Aplicaciones de los TVSS’s

Existen diversa formas de uso de los dispositivos TVSS’s para protecciones básicas las cuales pueden ser instaladas individualmente o conectadas directamente a las red, dando mejor protección y beneficios al sistema interconectado. El mejor aprovechamiento de los dispositivos TVSS’s se logra conociendo y entendiendo el modo de operación del sistema y el método de instalación que se ha de usar.

Instalación de TVSS’s para locaciones

Consiste en instalar diferentes TVSS’s en locaciones especificas diferentes de cada circuito que conforman la red interna, así pues, se logra la supresión de los voltajes transitorios en cada ubicación especifica establecida de la red. Este es uno de los métodos mas ventajosos, ya que provee de una mejor capacidad d operación a cada TVSS y una completa protección del sistema.



Dispositivos hardwired

Los dispositivos hardwired TVSS son permanentemente instalados en la entrada de la red eléctrica total de la locacion (breaker, transformadores, paneles de control). Este tipo de configuración proporciona protección total a la mayoría de los equipos instalados contra sobrecargas de tensión y caídas de tensión en el suministro y contra distorsiones presentes en estas.

Protecciones en puntos de uso

Este método consiste en colocar dispositivos TVSS en puntos específicos de la red eléctrica dónde se encuentran los equipos más sensibles a daños por fluctuaciones emergentes, los TVSS son colocados en uno en cada punto crítico específico con lo cual se logra una excelente protección en cada punto de la red.

Telecomunicaciones

Es importante que todas las trayectorias de la red eléctrica estén protegidas contra distorsiones en esta. Los circuitos telefónicos y el cableado para televisión requieren también protecciones ante estas fluctuaciones. Los dispositivos TVSS para protección en puntos de uso proporcionan protección a este tipo de aplicaciones en un mismo paquete. Estas aplicaciones ofrecen una tierra común entre el sistema de comunicaciones y el sistema de energía eléctrica implementando los supresores y ecualizadores referenciados.

La terminación de tierra para los dispositivos TVSS debe conectar con una tierra del sistema de energía. Para estos usos se recomienda que un alambre esté conectado entre el teléfono o el terminal de tierra de la televisión por cable TVSS y el terminal de tierra del receptáculo que acciona la carga crítica.

DESARROLLO DE UN CHIP DE CONTROL PARA CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA MONOFASICO

Los rectificadores con diodos son usados tradicionalmente en equipos eléctricos y electrónicos, los cuales generan armónicos y toleran un bajo factor de potencia.
Los rectificadores que incluyen corrección de factor de potencia (PFC) han recibido una gran atención en cuanto a que estos dan un significante mejoramiento del factor de potencia y bajos niveles de armónicos. Este proyecto esta enfocado en le control de ciclos basados en la integración y desarrollo de los UCI, los cuales simplifican el uso de multiplicadores usados en el control de lazo por realimentación. Este es el esquema general de la mayoría de los rectificadores monofasicos, a los cuales se han considerado efectos como la baja estabilidad de la modulación, los efectos de los inductores en las corrientes de rizado y la distorsión armónica total (THD) y el mínimo numero de de pines en la configuración del integrado, el chip de 8 pines, aprovecha el mejoramiento de la integración del control el cual se basa en un PFC que incluye además el control del THD dinámico y estático en la representación de la respuesta del sistema.

La mayoría de los equipos y componentes eléctricos y electrónicos se conectan a la red eléctrica domestica o industrial de AC y gran parte de ellos utilizan convertidores de AC-DC, los cuales internamente están constituidos por elementos y componentes que describen características no lineales en la corriente del circuito, lo cual ocasiona problemas en la red eléctrica y en los alrededores del sistema. Entre estos problemas se describen.

¨ Desplazamiento de fase entre el voltaje y la corriente fundamental (frecuencia fundamental).

¨ La no linealidad de la corriente (no senoidal), la cual es productora de armónicos.

¨ Bajo factor de potencia y la aparición de armónicos en el sistema.

Se ha propuesto reemplazar los diodos rectificadores por PFC rectificadores, los cuales son de gran eficiencia, ya que reducen la corriente armónica y proveen de un factor de potencia cercano a la unidad.
Para media y alta potencia es uso de PFC en modo de conmutación continua es preferido por su alta eficiencia en componentes semiconductores. Los PFC típicos son PFC’s multiplicadores, dispositivos que incluyen control de corriente promedio y control de picos de corriente, necesarios en el sensado del voltaje de entrada y el control de lazo del sistema.

Existe un método de uso de los PFC’s en modo de conducción continua (CCM) que no incluyen multiplicadores y sensores de voltaje de entrada, basado en el control de un solo ciclo de conducción, el cual trae muchas ventajas consigo, tales como.

§ Fácil fabricación y uso racional de espacios dentro del integrado.
§ Bajo numero de componentes externos e internos para el diseño del chip de control PFC.
§ Bajo costo de manufacturación y de disponibilidad.

Control digital de fuentes de poder en modo switching

Durante años el control para sistemas con fuentes de poder operados en modo switching, era en modo de control análogo, ahora los dispositivos electrónicos de bajo costo y alta velocidad incluyen circuitos integrados como procesadores digítales de señales (DSP).los cuales han tenido un creciente interés para el control digital de las fuentes de poder en modo switching (SMPS), con lo cual se exploran alternativas que incluyen la utilización de chips de corrección del factor de potencia (PFC) para la implementación de SMPS’s. en los cuales e destacan dos tipos de IC’s para el control digital que son los controladores TMS320LF2407 y el ST52x420 evaluados e implementados con el uso de PFC’s y en pleno cumplimiento de las normas IEC 1000-3 para los limites de los armónicos.

Entrando en detalles la mayoría de los SMPS’s convencionales usan control de tipo análogo, con calidades de operaron ineficientes ya que suministran bajo factor de potencia y bajo THD. En concordancia con los estándares de IEEE 519 e IEC 1000-3. Crecientes tecnologías con sus diversas aplicaciones en comunicaciones, control industrial y la industria aeroespacial y militar, han suscitado gran interés en el uso de dispositivos que logren controlar los parámetros de PF, THD y corrientes armónicas en los SMPS’s. En vista de esto el rápido crecimiento de de tecnologías para dispositivos que incluyen DSP’s para el control digital dan una mayor eficiencia y entregan un factor de potencia cercano ala unida eliminado así el uso de componentes reactivos.

Control análogo y digital

Los SMPS’s tradicionalmente estaban basados en el uso de controladores análogos para la corrección del factor de potencia, los cuales proveían de buen desempeño en el mejoramiento del factor de potencia y as u vez proveían de un continuo procesamiento de señales, permitiendo una muy alta anchura de banda y resolución infinita de la señal medida. Pero estos dispositivos tienen su paso atrás y es que no permiten modificar su configuración interna, sujeta a constantes modificaciones para la optimización de los procesos, aparte del número de componentes necesarios para su conformación, se ven cada vez más sujetos a estancarse.

Para ello se han desarrollado la herramienta de control digital que provee de ventajas al ser posible su modificación en la programación, con el objetivo de optimizar las operaciones de control del sistema y menos susceptible a variaciones del entorno, además de su reducción a partes requeridas para su diseño. Basado fundamentalmente en un complejo sistema de control con soporte de software, que lo hace mas flexible a variaciones que el control digital, mediante el uso de los DSP’s que permiten mayor velocidad y mas anchura de banda.