Área de Tecnología Electrónica - Universidad de Oviedo Índice Inversores PWM Introducción ...

Área de Tecnología Electrónica - Universidad de Oviedo

Índice

Inversores PWM

Introducción

Generalidades sobre modulación

Inversores monofásicos

Medio puente

Puente completo

Control bipolar

Control unipolar

Inversor trifásico PWM

Índice

Lección 2: Inversores PWM

Introducción

Medio puente

Puente completo

Control bipolar

Control unipolar

Generalidades

Generalidades sobre modulación:

Generalidades

T T T T

Generalidades

T T T T

Generalidades

T T T T T

tiempo

VR media

Generalidades

tiempo

Valores medios muy aproximados

¿Pueden obtenerse señales senoidales?

Sólo valores positivos

VD>VR>0

Sólo valores positivos

VD>VR>0

VR media

Generalidades

Modulación senoidal-triangular

¿Cuál cerramos?

TA+ si VControl>VTriangular

TA- si VControl<VTriangular

Modulación continua-triangular

VControl

VA0 VD/2

El valor medio de la tensión es positivoEl valor medio de la tensión es positivo

Generalidades

VControl

VA0 VD/2

El valor medio de la tensión es nuloEl valor medio de la tensión es nulo

TA -+ +

Generalidades

VControl

VA0 VD/2

El valor medio de la tensión es negativoEl valor medio de la tensión es negativo

Generalidades

<VA0>Tt función de VControl ; VTriangular ; VD

T2T1 T1

4T2=TT/2-2T1

2 1210T

CDTtA V

Generalidades

T1 T2 T3

VC VPT

tiempo

Generalidades

CDTtA V

<VA0>TT

Vcontrol

Vtriangular

Generalidades

ma<1, Sistemas modulados

Índice de modulación en amplitud (ma)

ma=|VPC|

Generalidades

ma<1, Sistemas modulados

ma>1, Sistemas sobremodulados

Las ecuaciones deducidas no son válidas para los sistemas sobremodulados

Índice de modulación en amplitud (ma)

ma=|VPC|

Generalidades

mf=mf>21, inversores muy moduladosft

Índice de modulación en frecuencia (mf)

Generalidades

mf= mf<21, inversores poco modulados

mf>21, inversores muy moduladosft

Índice de modulación en frecuencia (mf)

Deben tomarse algunas precauciones al seleccionar la frecuencia de conmutación en los inversores poco modulados

Generalidades

Consideraciones

Simetría impar>>>Sólo tiene términos seno impares

• Señales sincronizadas

• “mf” entero-impar

• Pendientes opuestas

Generalidades

Consideraciones. Pendientes opuestas

0 5 10 15 20 25

0.20.40.60.8

0 5 10 15 20 25

(VA0)n

VD/2 armónicos

armónicos

ma=0,8 y mf=5ma=0,8 y mf=5

Menor contenido armónico a baja frecuencia. Importante para mf<9Menor contenido armónico a baja frecuencia. Importante para mf<9

Índice

Introducción

Medio puente

Puente completo

Control bipolar

Control unipolar

Medio puente

CDTtA V

VD=100VFrecuencia=50Hzma=0,8mf=15

tsentVTtA 8,0

100)(0 tsentVTtA 8,0

100)(0

tiempo

ft=750Hz

Medio puente

VD=100VFrecuencia=50Hzma=0,8mf=15 ft=750Hz

1 15 30 45 60

102030405060

Armónicos

(VA0)n

Se encuentran en las proximidades de los múltiplos de mf.

Medio puente

Tabla de contenido armónico mf >9 e impar

mf 1,242 1,150 1,006 0,818 0,601mf2 0,016 0,061 0,131 0,220 0,318mf4 0,018

4mf 1 0,163 0,157 0,008 0,105 0,0684mf3 0,012 0,070 0,132 0,115 0,0094mf5 0,034 0,084 0,1194mf7 0,017 0,050

2mf 1 0,190 0,326 0,370 0,314 0,1812mf3 0,024 0,071 0,139 0,2122mf5 0,013 0,033

3mf 0,335 0,123 0,083 0,171 0,1133mf2 0,044 0,139 0,203 0,176 0,0623mf4 0,012 0,047 0,104 0,1573mf6 0,016 0,044

1 0,2 0,4 0,6 0,8 1Fundamental

h 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Medio puente

Sobremodulación ma>1 VD=100Vma=1,2mf=15

tiempo

Los efectos aparecen en el contenido armónico

1 15 30 45 60

Armónicos

(VA0)N

(VA0)1>VD/2(VA0)1>VD/2

Armónicos de baja frecuencia

Medio puente

Sobremodulación ma>1

Lineal Sobremodulación Cuadrada

(VA0)1

1 3,24

• Ecuaciones deducidas válidas

• Relación lineal entre ma y la fundamental

• El valor de la fundamental limitado a VD/2

• Ecuaciones deducidas válidas

• Relación lineal entre ma y la fundamental

• El valor de la fundamental limitado a VD/2

• Ecuaciones deducidas no son válidas

• Relación no lineal entre ma y la fundamental

• El valor de la fundamental limitado a 2VD/π

La señal cuadrada puede interpretarse como un caso extremo de sobremodulación

Índice

Introducción

Medio puente

Puente completo

Control bipolar

Control unipolar

Puente completo

Control bipolar

Puente completo

Control bipolar

TA+ y TB- se cierran a la vezTA+ y TB- se cierran a la vez

Puente completo

Control bipolar

TA+ y TB- se cierran a la vezTA+ y TB- se cierran a la vez

TA- y TB+ se cierran a la vezTA- y TB+ se cierran a la vez

VAB VAB=VA0-VB0

tiempo

Tensión VAB (Control bipolar)

tiempo

tiempo+

Puente completo

Puente completoInversores monofásicos

Tensión VAB (Control bipolar)

Señales de control: ma y mf

Todos los resultados obtenidos para el medio puente son

aplicables cambiando VD/2 por VD

Todos los resultados obtenidos para el medio puente son

aplicables cambiando VD/2 por VD

No se ha mejorado el contenido armónico

VAB VAB=VA0-VB0

tiempo

•No necesita dos fuentes de continua

•Una sola señal de control

•Dos señales de control

•Mejora el contenido armónico

•Dos señales de control

•Mejora el contenido armónico

tiempo

Modulación BipolarVAB

tiempo

Modulación Unipolar

Puente completo

Funcionamiento con control unipolar

Funcionamiento con control unipolar: secuencia de disparo

tiempo

VCAVCB

tiempo

Modulación Unipolar

Se anulan los armónicos en las cercanías de la frecuencia de la triangular y sus múltiplos impares (mf, 3mf,..)

1 9 18 27

0.20.40.60.8

(VA0)nVD

ma=0,8mf=9

Armónicos tiempo

Modulación BipolarVAB

(VAB)nVD

1 9 18 27

0.20.40.60.81

Armónicos

ma=0,8mf=9

Funcionamiento con control unipolar: contenido armónico

Medio puente o puente completo con control bipolar: tabla de contenido armónico mf >9 e impar

mf 1,242 1,150 1,006 0,818 0,601mf2 0,016 0,061 0,131 0,220 0,318mf4 0,018

4mf 1 0,163 0,157 0,008 0,105 0,0684mf3 0,012 0,070 0,132 0,115 0,0094mf5 0,034 0,084 0,1194mf7 0,017 0,050

2mf 1 0,190 0,326 0,370 0,314 0,1812mf3 0,024 0,071 0,139 0,2122mf5 0,013 0,033

3mf 0,335 0,123 0,083 0,171 0,1133mf2 0,044 0,139 0,203 0,176 0,0623mf4 0,012 0,047 0,104 0,1573mf6 0,016 0,044

1 0,2 0,4 0,6 0,8 1Fundamental

h 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Puente completoPuente completo con control unipolar:

tabla de contenido armónico mf >9 e impar

mf 0 0 0 0 0mf2 0 0 0 0 0mf4 0

3mf 0 0 0 0 03mf2 0 0 0 0 03mf4 0 0 0 03mf6 0 0

Índice

Inversores PWM

Introducción

Medio puente

Puente completo

Control bipolar

Control unipolar

Inversores trifásicos

M Motores

Equipos industriales de potencias superiores a 2KW (aprox.)

-Sistemas de alimentación

-Equipos de soldadura

Inversor1

Inversor2

Inversor3

Inversores trifásicos

Puente trifásico con modulación PWM

Neutro

(si fuera necesario)

Tensión entre fases

VCA(t) VCB(t))

VCC(t))

(VAB)1

tiempo

Señales de control desfasadas 120º

B=120º

1202 0 senVV AAB

Contenido armónico

1 15 30 45 60

102030405060

Armónicos

(VA0)n

Contenido armónico de un semipuete

0 15 30

(VAB)nVD

Armónicos

ma=0,8mf =15

( )231

×= aD

Contenido armónico de la tensión entre fases

Empleando mf múltiplo de 3 se obtienen señales idénticas desfasadas 120º en cada semipuente. Como resultado los

armónicos múltiplos de 3 son eliminados

Contenido armónico de la tensión entre fases

mf 2 0,010 0,037 0,080 0,135 0,195mf4 0,005 0,0112mf1 0,116 0,200 0,227 0,192 0,1112mf5 0,008 0,0203mf2 0,027 0,085 0,124 0,108 0,0383mf4 0,007 0,029 0,064 0,0964mf1 0,100 0,096 0,005 0,064 0,0424mf5 0,021 0,051 0,0734mf7 0,010 0,030

1 0,122 0,245 0,367 0,490 0,612Fundamental

h 0,2 0,4 0,6 0,8 1

mf múltiplo de 3, impar y mayor que 9

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