Resumen inversores (inverter)

8/18/2019 Resumen inversores (inverter)

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Resumen 10.4 30

– Inversores / ond uladot es Introd uc ción

Un inversor / ondulador es un dispositivo que convierte energía de una fuente de C.C. en energía de C.A.

• Los onduladores de frecuencia fija, generalmente son alimentados poruna batería y se los utiliza para alimentación de seguridad (UPS). Los UPSentregan una tensión de salida cuyo valor eficaz es igual al que tendría laseñal senoidal de la red de alimentación o por ejemplo a partir de la

generación de paneles fotovoltaicos.• Los inversores de frecuencia variable, generalmente son alimentados

desde una red de C.A. de frecuencia y tensión fijas rectificándola y se losutiliza para aplicar su salida sobre una carga la cual necesita tensión yfrecuencia variables. (variadores de velocidad de motores)

Los esquemas circuitales más utilizados con tiristores son la configuraciónparalelo y la configuración puente.En ambas configuraciones, los transformadores deben trabajar lejos de lasaturación.

Circ ui to bási co


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Resumen 10.4 31

Con f iguración p aralelo Mc. Murray – Bedford

Cuando conduce T1, está bloqueado T2 y viceversa. Entonces, la corriente circula alternativamente en cada mitad del bobinado yen el secundario se induce una onda alterna rectangular de amplitud E si el transformador tiene igual cantidad de espiras en elsecundario que en cada mitad del primario.

• Supóngase que tanto T1 como T2 están apagados.

• Inicialmente, al disparar T1, circula corriente (sentido marcado en azul) y se carga C con una tensión 2E (polaridadmarcada en azul).

• Luego, al disparar T2, circula corriente (sentido marcado en rojo), se apaga T1 debido a que le queda aplicada eninversa una tensión 2E (polaridad marcada en azul) y se carga C con una tensión 2E (polaridad marcada en rojo).

• Luego, al disparar T1, circula corriente (sentido marcado en azul), se apaga T2 debido a que le queda aplicada en

inversa una tensión 2E (polaridad marcada en rojo) y se carga C con una tensión 2E (polaridad marcada en azul).• Y así sucesivamente...

Los diodos de recirculación, necesarios para carga inductiva, se colocan alternativamente en los puntos marcados en la figuraanterior, y no directamente en forma paralela a los tiristores, para no interferir en el circuito de C.

Al apagar este inversor puede suceder que quede T1 disparado. Entonces, al encender este inversor e iniciar la secuencia dedisparos con T1 en cual ya se encontraba disparado, se estaría entregando energía en exceso al núcleo del transformador, en cualse saturaría. Para evitar esta situación, lo que se hace es encender el inversor con la llave LL abierta, esperar que se cumplanunos pocos ciclos de disparos y luego cerrar la llave LL. En vez de usar la llave LL, alternativamente lo que se puede hacer alencender el inversor es aumentar la frecuencia de conmutación de T1 y T2 y luego ir bajándola hasta su valor normal, ya queaumentar la frecuencia es equivalente a agrandar el tamaño del núcleo del transformador y con esto se evita la saturación delmismo.

El capacitor C debe soportar trabajar en switching, es decir que debe ser no polarizado, debe tener bajo valor de resistenciaequivalente serie y debe poder soportar la máxima corriente que circula por los tiristores para poder apagarlos.

En la configuración paralelo, no es posible controlar el ángulo de disparo de los tiristores, ya que todo el tiempo está óconduciendo T1 ó conduciendo T2. En el caso que se quiera controlar el ángulo de disparo, debe utilizarse entonces laconfiguración puente.


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Resumen 10.4 32

Con figu ración puen te mon ofásico (co n IGBT)Los transistores debe ser excitados de a pares cruzados, es decir, primero se debe excitar a Q1 y Q2 simultáneamente, luego sedebe excitar a Q3 y Q4 simultáneamente.

Con figu ración p uente t rifásicoSi a la configuración puente monofásico, la cual es de dos ramas, si se agrega una tercer rama, entonces se obtiene laconfiguración puente trifásico.

Circuito con tiristores.• Resulta más complicado el control debido a la

necesidad de un circuito de apagado.

• Están limitados en frecuencia (hasta 1,5kHz).

• Son más robustos, ideales para aplicaciones dealta potencia y que requieran alta confiabilidad.

Circuito con IGBTs.

• Al no necesitar un circuito de apagado, resultamás simple el control, son más compactos ytienen menores pérdidas.

Chopper de frenado. Esta rama a la izquierda del circuito (verde) es

un camino para disipar la energía en exceso (en hipersincronismo, esdesaceleración, etc.)

Diodos en inversa. Adicionalmente, deben agregarse en paralelo acada elemento de control (tiristor/IGBT) un diodo en inversa, cuandola carga es inductiva.


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Resumen 10.4 33

INVERSOR MEDIO PUENTE. RAMA ELEMENTAL

a) Al cerrarse la llave TA+ lacorr iente atraviesa la carga ensent ido pos i t ivo y retoma al puntomed io de b aterías

b ) Al ab rirs e la llave TA+ la energíaacumulada en la carga RL fuerza

la circulación de co rr iente en elmismo sen tido qu e veníacircu lando y cierra el circui to através de DA-

c) Y d) son equivalentes pero para elsemicic lo negat ivo.


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Resumen 10.4 34

INVERSOR MONOFÁSICO. PUENTE COMPLETO

Este inversión es sim i lar al inverso r medio pu ente soloqu e es este caso sob re la carga se le apl ica el total dela tensi ón de las b aterías en lu gar d e la mitad como enel medio pu ente

Cont ro l de armónicos y de ampl i tud


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Resumen 10.4 35

La tensión de la fundamental es y para cualquier armónico que responda

a como por ejemplo para =30° se anula el tercer armónico.


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Resumen 10.4 36

Sal ida mono fásica con mod ulación por anch o de pu lsos

La distorsión armónica total (DAT) es un término utilizado para cuantificar la propiedad no sinusoidal de una forma de onda. Elvalor DAT es la relación entre el valor eficaz de todos los términos correspondientes a las distintas componentes armónicas de lacomponente fundamental y el valor eficaz del término correspondiente a la componente fundamental.

2

1

1

2

RMS

n

RMS n

I

I

DAT

∑≠=

Como el objetivo del inversor es utilizar una fuente de tensión continua para alimentar a una carga que requiere corriente alterna,resulta que la modulación por ancho de pulsos (PWM, Pulse Width Modulation) proporciona un método para disminuir el factorDAT de la corriente de carga.

Dos ventajas de la salida con PWM son la reducción de los requerimientos de filtro para reducir los armónicos y el control de laamplitud de salida. Dos desventajas son que los circuitos de control de los interruptores son más complejos y hay mayorespérdidas debido a la conmutación más frecuente.

El control de los interruptores en la salida con PWM requiere una señal de referencia ó señal moduladora que en este caso esuna sinusoide (controla la frecuencia fundamental de la corriente de carga) y una señal portadora que en este caso es unatriangular (controla la frecuencia de conmutación).

PWM bipolar .

La salida es:CC

V + cuandotri seno

vv >

CC V − cuando

tri seno vv <

PWM unipolar .

La salida es:CC

V + cuando senotri seno

vvv


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Resumen 10.4 37

Sal ida tr i fásica co n m od ulación po r ancho de pu lsos

La modulación por ancho de pulsos se puede utilizar tanto en inversores monofásicos como en inversores trifásicos. Las ventajas ylas desventajas de la modulación por ancho de pulsos en el inversor trifásico son las mismas que en el inversor monofásico.

El control de los interruptores en el inversor trifásico es similar al control de los interruptores en el inversor monofásico,controlándolos por parejas (S1,S4), (S2, S5) y (S3, S6). Cuando uno de los interruptores de la pareja está cerrado, el otro estáabierto. Cada pareja de interruptores requiere una señal de referencia sinusoidal separada. Las tres ondas sinusoidales dereferencia deben estar desfasadas 120° para producir una salida trifásica equilibrada. Los armónicos se minimizarán si se eligeuna frecuencia de la señal portadora triangular igual a un múltiplo impar de tres veces la frecuencia de la señal de referencia

sinusoidal.

1S conduce cuando

tri A vv >

2S conduce cuando

triC vv >

3S conduce cuando

tri B vv >

4S conduce cuando

tri A vv <

5S conduce cuando

triC vv <

6S conduce cuando

tri B vv <


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Resumen 10.4 38

El modo elemental del inversor trifásico es


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Resumen 10.4 39

Conformación de la onda trifásica.


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Resumen 10.4 40

Otra forma de conformación de la onda trifásica.

OTROS INVERSORES. Inversor es de tres niveles

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