Algunos trabajos

El sistema se basa en la asociación de convertidores conmutados de 1 kW en paralelo, con la capacidad de suministrar 25 A de corriente de salida y hasta 40 V. El modo de operación del convertidor es el de fuente de corriente, así mediante la asociación de módulos en paralelo se configura el equipo según las necesidades del proceso.

La fuente de alimentación desarrollada para la realización de este trabajo se trata de un prototipo capaz de suministrar 300 A de salida para distintos tipos de soldadura: TIG, Tungsten Inert Gas, SMAW, Shield Metel Arc Welding o MIG, Metal Inert Gas).

SELCAN realiza el diseño de balastos electrónicos de iluminación para alimentar a luminarias LED con un control digital de todas las etapas de la fuente de alimentación conmutada. En ese dispositivo general se programan todas las funcionalidades que el cliente requiera.

Ejemplos de funcionalidades, que SELCAN ha realizado para el cliente, mejorando la eficiencia total del sistema son:

• Control de luminosidad de la lámpara en función de presencia o no de personas.
• Control de luminosidad de la lámpara en función de las necesidades de la vía o calle.
• Encendido o apagado a distancia.
• Cambio de color.

El objetivo de este proyecto es el diseño y construcción de un sistema de alimentación a introducir en una fuente de alimentación industrial, con la finalidad de alimentar a los circuitos auxiliares del circuito de potencia como son drivers, optoacopladores y demás circuitos integrados, que implique la mejora de un primer prototipo realizado.

La solución inicial estaba basada en una fuente de alimentación con un transformador de baja frecuencia, un puente de diodos y un regulador lineal. Esta fuente toma la tensión de entrada de la red a 220 Vac y entrega a la carga una tensión de 15 Vcc y hasta un máximo de 300 mA. El número de tensiones de salida necesarias es de 12, y tienen que estar aisladas unas de otras. El circuito inicialmente implementado se presenta en las figura.

El objetivo de este proyecto es el desarrollo de una nueva configuración basada en el convertidor Flyback en cuya construcción se hará uso, tanto de componentes comerciales (condensadores, resistencias, diodos…), como de componentes de diseño propio (transformador, filtros, red de control...) para obtener a su salida la señal de información con la frecuencia y la potencia requerida por el sistema.

Tensión de entrada (AC) ............................ 195-265 V
Frecuencia de red ...................................... 50 – 60 Hz
Tensión nominal de salida ................. 6 Salidas de 15 V
Intensidad nominal de salida ......... 6 salidas de 300 mA
Potencia de salida .......................... 6 Salidas de 4,5 W

Con la nueva solución desarrollada por SELCAN, se evoluciona a un diseño mucho más reducido y compacto, así como un aumento en su rendimiento. Una de las versiones realizadas por SELCAN, posee un transformador planar en el Flyback.

SELCAN ha desarrollado convertidores para manejar tensión e intensidad en los cuatro cuadrantes (tensión positiva o negativa y corriente, positiva o negativa al mismo tiempo).

En este trabajo se propone una topología denominada como Convertidor Síncrono de cuatro Cuadrantes (CS4C), alimentado por una fuente de intensidad en lugar de una fuente de tensión como en otras etapas de 4C tradicionales. Esta topología se basa en un rectificador de onda completa con un transformador con secundario de toma media (center-tap).

La Electroerosión, o también denominada EDM (Electrical Discharge Machinning, EDM), es un proceso de mecanizado no convencional ampliamente utilizado para producir herramientas, moldes, elementos utilizados en la industria aeroespacial, automovilística y componentes quirúrgicos.

El objetivo de esto proyecto realizado por SELCAN es desarrollar una tecnología que pueda ser utilizada tanto en taller como in situ (portátil), con lo que debe ser robusta y fácil de transportar, funcional en diversas aplicaciones y condiciones de trabajo.

La característica más importante de la electroerosión es la posibilidad de erosionar cualquier tipo de material conductor, independientemente de su dureza, ya que los factores que influyen en los resultados no son los puramente mecánicos como dureza, tenacidad, etc. sino los térmicos como conductividad térmica, temperatura de fusión, etc. Junto a esta característica, hay que citar la capacidad de reproducir la forma del electrodo-herramienta, lo cual supone una gran ventaja para el caso de piezas de formas complicadas.

En este caso la fuente de alimentación es controlada por un dispositivo digital (CPLD), que permite una gran flexibilidad e inmunidad ante ruidos durante la operación, con buenas calidades de acabado.

ZigBee es un protocolo de comunicaciones inalámbricas basado en el estándar 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal. Uno de los mayores campos de aplicación del ZigBee en la actualidad es la Domótica, aunque la principal experiencia de SELCAN con este tipo de comunicación es el control de fuentes de alimentación aplicadas a iluminación controladas remotamente.

SELCAN ha introducido módulos ZigBee en algunos de sus proyectos. El hecho de que pose un alcance de unas pocas unidades de kilómetros, permite la posibilidad de controlar, por ejemplo:

• Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado (reduce la potencia contratada).
• Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida.
• Apagado general de todas las luces de la vivienda.
• Automatización del apagado/ encendido en cada punto de luz.
• Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente.
• Automatización de todos los distintos sistemas/ instalaciones / equipos dotándolos de control eficiente y de fácil manejo.
• Simulación de presencia.

En una fuente de alimentación, la etapa correctora de factor de potencia (CFP) es un rectificador AC/DC en el que la corriente demanda por la red eléctrica proporcional a la red eléctrica. Se consigue así un factor de potencia unidad. Conseguimos que la factura eléctrica sea la mínima posible, y que nuestra red eléctrica no se sobresature. En SELCAN hemos realizado proyectos con etapas CFP de diferentes tipos:

Analógicas: empleando controladores comerciales como el NCP1651 de OnSemi, o el UC3854 de Texas Instruments.

Digitales: en este punto es donde SELCAN presenta su gran valor añadido. En los últimos proyectos hemos diseñado fuentes de alimentación conmutadas en donde el control de la etapa CFP se ha realizado con microcontroladores PIC, y con FPGAs. Con ello se consigue disminuir la complejidad y número de componentes analógicos. Estas soluciones digitales presentan modificaciones, en comparación con las soluciones analógicas, de acuerdo a las necesidades dadas por el cliente. Entre ellas destacamos:

• Diseño universal.
• Diseño en redes de alta frecuencia (360 – 800 Hz, Aviónica).
• Eliminación de sensores.
• Técnicas de estimación de corriente.
• Respuesta ante Flicker de la red eléctric

La detección de presencia asociada a sistemas de iluminación es una de las líneas de trabajo más recientes de SELCAN. Durante los últimos años se han instalado sensores de presencia de personas en sistemas de alumbrado público, consiguiendo un consumo más eficiente de la energía.

La detección de presencia de vehículos para sistemas de alumbrado de carreteras es una tendencia actual, para gestionar el alumbrado de vías de circulación de una manera más eficiente.

SELCAN está desarrollando sensores magnéticos para detectar la presencia de vehículos, y así gestionar el encendido de Balastos electrónicos que alimentan los puntos de luz.

Una de las tendencias actuales para aunmentar el rendimiento de convertidores conmutados, es sustituir diodos, por MOSFETS.

Para un determinado nivel de corriente, tal y como se puede ver en la figura, la caida de tensión en conducción asociada al uso de un diodo, es mayor a las asociada a una MOSFET. En ese caso, es interesante la sustitución de los diodos por MOSFETs.

Pero el uso de MOSFETs conlleva la necesidad de una circuito para dirigire el MOSFET. En SELCAN hemos desarrollado trabajos donde el control de los MOSFETs se realiza con un circuito de control analógico basado en controladores comerciales como el IR1168, o por dispositivos digitales (FPGAs) donde los algoritmos de control están particularizados para una aplicación específica, en la cual los controladores comerciales no consiguen un rendimiento máximo.

Con esto controles digitales ad-hoc, hemos conseguido mejoras de 1-2 % de rendimiento en fuentes de alimentación de 2 kW.

Este proyecto consiste en la realización de un primer prototipo de fuentes de alimentación conmutadas, aplicadas a iluminación. En este caso, además de realizarse un control tradicional de la fuente de alimentación, se hace una vigilancia durante el funcionamiento de parámetros críticos que pueden provocar una disminución del ciclo de vida de la fuente de alimentación.

Cuando estos parámetros críticos estás cerca de los límites admisibles, un dispositivo digital introduce unas modificaciones en el control que situan el punto de operación es una situación segura.

Con un pequeño coste incremental, se aumenta la robustez de la fuente de alimentación, mejorando la operación cuando existen desviaciones debido a tolerancias, arranques, cambios brucos de operación.....

Los núcleos magnéticos como el Iron Powder, MPP, High Flux, o el Kool Mu presentan como principal característica su gap distribuido, exhibiendo una saturación suave. En comparación con las Ferritas o los materiales laminados, cuya curva característica de saturación es “abrupta”.

Es uso de este tipo de materiales en los elementos magnéticos de nuestros diseños presenta 3 ventajas principales:

• “Protección” ante grandes corrientes: Mientras que en los elementos con núcleos de saturación abrupta, una corriente elevada puede provocar una caída del valor de la inductancia de hasta un 95 %, con los núcleos de saturación “siempre existe” un valor de inductancia que varia menos con la corriente.
• Disminución del tamaño de los elementos magnéticos: La densidad de potencia de los elementos magnéticos diseñados con núcleos de saturación suave es mayor a a las Ferritas.
• Pueden soportar temperaturas más elevadas que las Ferritas.

SELCAN ofrece la posibilidad de incluir este tipo de elementos magnéticos para tener esas ventajas en los diseños.