El documento detalla la elaboración de un sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) que incluye el diseño de un circuito de disparo para mantener un nivel de tensión constante. El sistema se clasifica en función de su operación y abarca componentes esenciales como reguladores de carga, baterías, filtros y un inversor, cada uno desempeñando funciones críticas. Se presentan análisis de resultados que evidencian la efectividad del diseño, aunque se indican desafíos en la selección de materiales y la ejecución del proyecto.

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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

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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
1
C
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
1
LCH(s)
1s
LC




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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

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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

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ANEXOS
Anexo1 #1
Fig. 13. Esquemático del circuito de la UPS

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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(0b00000011);
delay_us(395);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(366);
OUTPUT_B(0b00000011);
delay_us(539);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(241);
OUTPUT_B(0b00000011);
delay_us(630);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(175);
OUTPUT_B(0b00000011);
delay_us(661);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(175);
OUTPUT_B(0b00000011);
delay_us(630);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(241);
OUTPUT_B(0b00000011);
delay_us(539);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(366);
OUTPUT_B(0b00000011);
delay_us(395);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(539);
OUTPUT_B(0b00000011);
delay_us(209);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(741);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(741);
OUTPUT_B(0b00001100);
delay_us(209);

7. UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA-INGENIERIA ELECTRONICA-ELECTRONICA DE POTENCIA II 7
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(539);
OUTPUT_B(0b00001100);
delay_us(395);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(366);
OUTPUT_B(0b00001100);
delay_us(539);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(241);
OUTPUT_B(0b00001100);
delay_us(630);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(175);
OUTPUT_B(0b00001100);
delay_us(661);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(175);
OUTPUT_B(0b00001100);
delay_us(630);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(241);
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delay_us(539);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(366);
OUTPUT_B(0b00001100);
delay_us(395);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(539);
OUTPUT_B(0b00001100);
delay_us(209);
OUTPUT_B(0b00000000);
delay_us(741);
}
}

8. UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA-INGENIERIA ELECTRONICA-ELECTRONICA DE POTENCIA II 8
Anexo #3