Posteriormente se realizaron pruebas con carga , de esta forma se comprobó que este tipo de convertidor electrónico tiene posibles aplicaciones en el control de motores. Las pruebas con carga se realizaron en lazo abierto con el uso de los filtros diseñados. En la primer prueba se programó una señal de voltaje de referencia de amplitud 70 y una frecuencia de 20 Hz. En la figura 4.45 se observa: El voltaje de la fase de salida ( , amarillo), la corriente de la fase de salida ( , rojo), el voltaje de la fase de entrada ( , azul) y la corriente de la fase de entrada ( , verde) obtenidos en simulación.
Figura 4. 45 Formas de onda obtenidas en simulación con una señal de voltaje de referencia de 20 Hz, con filtros y carga RL
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Las señales obtenidas en esta simulación son similares a las obtenidas con carga , sin embargo en esta figura se puede notar un desfasamiento entre el voltaje y la corriente de salida debido a la inductancia de la carga.
En la figura 4.46 se presenta el espectro de frecuencia de la señal del voltaje en la carga y en la figura 4.47 se muestra el espectro de frecuencia de la corriente de salida, se comprueba que sus frecuencias fundamentales son de 20 Hz y que su contenido armónico es limitado.
Figura 4. 46 Espectro de frecuencia del voltaje de salida (Va) de la figura 4.45
En la figura 4.48 se observan las mismas señales de la figura 4.45, pero obtenidas experimentalmente, en el pie de la figura se observan las mediciones realizadas de cada señal así como la escala utilizada en cada canal de medición. Se observa que las señales obtenidas en las pruebas experimentales son similares a las obtenidas en simulación. La señal de voltaje de salida (amarillo) tiene un contenido armónico bajo debido al filtro de salida, lo mismo ocurre con la señal de la corriente de salida (rojo), se comprueba que la señal de la corriente de entrada (verde) tiene un menor contenido armónico debido al filtro de entrada, la señal del voltaje de entrada (azul) también se muestra con una menor distorsión.
Figura 4. 48 Formas de onda obtenidas experimentalmente con una señal de voltaje de referencia de 20 Hz, con filtros y carga RL
Nuevamente se realizó un análisis de frecuencia de las señales de voltaje y corriente de salida con el fin de observar su contenido armónico. En la figura 4.49 se presenta el espectro de frecuencia del voltaje en la carga, se observa una frecuencia fundamental de 20 Hz como se programó en la señal de referencia, también se observa que el filtro de entrada atenuó una gran parte del contenido armónico.
En la figura 4.50 se muestra el espectro de frecuencia de la corriente de salida de la fase , al igual que la señal del voltaje de salida tiene una frecuencia fundamental de 20 Hz como la señal de referencia programada.
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Figura 4. 49 Espectro de frecuencia del voltaje de salida (Va) de la figura 4.48
En la segunda prueba con carga y filtros de entrada y salida, se programó una señal de voltaje de referencia de amplitud 70 y una frecuencia de 60 Hz. En la figura 4.51 se observa: El voltaje de la fase de salida ( , amarillo), la corriente de la fase de salida ( , rojo), el voltaje de la fase de entrada ( , azul) y la corriente de la fase de entrada ( , verde) obtenidos en simulación. De nueva cuenta el filtro de entrada y salida permiten que las señales de los voltajes de entrada y salida sean sinusoidales, se observa un desfasamiento entre el voltaje y la corriente de salida debido al tipo de carga y un desfasamiento entre las señales de voltaje y corriente de entrada debido a la presencia del filtro de entrada.
Figura 4. 51 Formas de onda obtenidas en simulación con una señal de voltaje de referencia de 60 Hz, con filtros y carga RL
En la figura anterior también se observa que la amplitud del voltaje de salida coincide con la referencia del voltaje de salida.
Se realizó un análisis de frecuencia de la señal del voltaje de salida. En la figura 4.52 se muestra el espectro de frecuencia de esta señal, se comprueba que la componente fundamental es de 60 Hz como la frecuencia de la señal de referencia y que el contenido armónico es bajo debido al filtro de salida. En la figura 4.53 se muestra el espectro de frecuencia de la corriente de salida, de la misma forma que en la señal de voltaje, la frecuencia fundamental es de 60 Hz.
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Figura 4. 52 Espectro de frecuencia del voltaje de salida (Va) de la figura 4.51
En la figura 4.54 se observan las mismas señales que en la figura 4.51, pero esta vez obtenidas experimentalmente, en el pie de la figura se observan las mediciones realizadas de cada señal así como la escala utilizada en cada canal de medición. Se observa que las señales obtenidas en las pruebas experimentales son similares a las obtenidas en simulación. Nuevamente se observa que el filtro de entrada limita los armónicos de corriente y voltaje, por lo que las señales del voltaje de entrada (azul) y la corriente de entrada (verde) tienen un bajo contenido armónico. Se puede notar un desfasamiento entre la corriente y el voltaje de entrada, una vez más debido a la inductancia del VARIAC utilizado como fuente de alimentación y al filtro de entrada. El voltaje de salida (amarillo) tiene variaciones en su magnitud debido a que no hay un control de voltaje, sin embargo su contenido armónico es limitado al igual que el de la corriente de salida (rojo).
Figura 4. 54 Formas de onda obtenidas experimentalmente con una señal de voltaje de referencia de 60 Hz, con filtros y carga RL
En la figura 4.55 se muestra el espectro de frecuencia de la señal del voltaje en la carga, se comprueba que tiene una componente fundamental de 60 Hz y un contenido armónico bajo.
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En la figura 4.56 se presenta el espectro de la señal de la corriente de salida, se observa que la frecuencia fundamental es de 60Hz y contenido armónico bajo.
Figura 4. 55 Espectro de frecuencia del voltaje de salida (Va) de la figura 4.54
Como última prueba con filtros y carga , se programó una señal de voltaje de referencia de amplitud 70 y una frecuencia de 180 Hz. En la figura 4.57 se observa: El voltaje de la fase de salida ( , amarillo), la corriente de la fase de salida ( , rojo), el voltaje de la fase de entrada ( , azul) y la corriente de la fase de entrada ( , verde) obtenidos en simulación. Se observa que la amplitud del voltaje en la carga es de 70 como se programó en la señal de referencia. Nuevamente se observa un desfasamiento entre la corriente de salida y el voltaje en la carga. Las señales de voltaje y corriente de salida tienen un contenido armónico bajo debido a la atenuación de los armónicos de voltaje y corriente realizada por el filtro de salida. En cuanto a las señales de entrada, se puede observar una atenuación de los armónicos de corriente debido al filtro de entrada. El filtro de entrada también ocasiona un desfasamiento entre el voltaje y la corriente de entrada.
Figura 4. 57 Formas de onda obtenidas en simulación con una señal de voltaje de referencia de 180 Hz, con filtros y carga RL
En la figura 4.58 se muestra el espectro de frecuencia de la señal del voltaje en la carga, se comprueba que la componente fundamental es de 180 Hz, además se observa un contenido armónico bajo.
En la figura 4.59 se presenta el espectro de frecuencia de la corriente de salida, se observa que la frecuencia fundamental es de 180 Hz.
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Figura 4. 58 Espectro de frecuencia del voltaje de salida (Va) de la figura 4.57
Finalmente en la figura 4.60 se observan las mismas señales que en la figura 4.x, pero esta vez obtenidas experimentalmente, en el pie de la figura se observan las mediciones realizadas de cada señal así como la escala utilizada en cada canal de medición. Se observa que las señales obtenidas en las pruebas experimentales nuevamente son similares a las obtenidas en simulación. Se observa que el contenido armónico de las señales de salida es limitado debido que el filtro de salida atenúa los armónicos de voltaje y corriente. En cuanto a las señales de entrada, se observa que el filtro de salida nuevamente atenúa los armónicos de voltaje y corriente. Una vez más existe un desfasamiento entre la corriente y el voltaje de entrada, el cual es causado por la inductancia del VARIAC y por el capacitor del filtro de entrada.
Figura 4. 60 Formas de onda obtenidas experimentalmente con una señal de voltaje de referencia de 180 Hz, con filtros y carga RL
En la figura 4.61 se muestra el espectro de frecuencia del voltaje de salida obtenida experimentalmente utilizando una señal de referencia de 70 y una frecuencia de 180 Hz, se observa que la señal de voltaje de salida tiene un bajo contenido armónico y una componente fundamental de 180 Hz.
En la figura 4.62 se presenta el espectro de la señal de corriente obtenida, también se observa que su frecuencia fundamental es de 180 Hz.
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Figura 4. 61 Espectro de frecuencia del voltaje de salida (Va) de la figura 4.60
En las pruebas de laboratorio realizadas con los filtros de entrada y salida diseñados y utilizando una carga • , se obtuvieron formas de onda adecuadas, es decir con una frecuencia igual a la de la señal de referencia y un bajo contenido armónico. En cuanto a la amplitud del voltaje, se tuvieron algunas variaciones debido a que las pruebas se realizaron en lazo abierto y no se tiene un control adecuado de la amplitud de los voltajes de salida.