Diseño y análisis de circuito de potencia y control para módulo de estufa inductiva de baja potencia y alta eficiencia.

Abstract

Este trabajo de investigación y diseño, está compuesto por cinco fases (Investigativa, Análisis, Diseño, Implementación y Recomendaciones). Las cuales describen en totalidad y con detalle, el proceso para diseño e implementación del control y del sistema de un calentador inductivo de baja potencia. El objetivo del trabajo yace en el desarrollo de una propuesta de diseño, para sentar las bases para una estufa de alta potencia y alta eficiencia, desarrollando primero una estufa de alta eficiencia y baja potencia. Por lo cual la distribución del trabajo mencionada anterior- mente, busca ilustrar el proceso que se llevó a cabo para el desarrollo de esta propuesta. De la fase de investigación, fue obtenida la información necesaria para comprender el funcionamiento de esta tecnología y las diferentes topologías existentes. Y seguido se hace una breve investigación relacionada a topologías más eficientes y las ecuaciones que rigen dichas topologías. Se define una topología a seguir según la a accesibilidad de componentes y parámetros de diseño siendo esta el convertidor resonante de medio puente. A la vez se investiga sobre los tipos de sistemas de control aplicados a estos modelos. Ya establecido un diseño preliminar se realizan las simulaciones necesarias y una vez cumplidos los requisitos se procede a la selección de componentes del diseño. Se utilizan Mosfets IR520, como driver de Mosfet se utiliza TPS2836, un dirver síncrono con control de tiempo muerto de Texas Instruments, y un sensor de corriente ACS724 de 20 Amperios dual. Se logra implementar un prototipo funcional, fiel a la simulación. Este logra realizar el acople a una carga a la bobina de trabajo y proporciona hasta un máximo de 8.3W. Se realiza el modelado matemático del sistema, se diseña un controlador PID para dicho sistema y se implementa de forma digital en un PIC PIC18F45K22. Se muestra todo el proceso de diseño y las simulaciones de la ley de Control. A la vez se realiza el diseño de una fuente de alimentación para todo el sistema de potencia y el acondicionamiento de señales para el control. Se muestran los resultados del funcionamiento de todo el sistema siendo alimentado por esta fuente diseñada. En el apartado final del documento están presentadas las recomendaciones respectivas.