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  • 8/4/2019 03 Inversores

    1/72

    C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    I n v e r s o r e s

    P r o f . A l e x a n d e r B u e n o M .

    9 d e m a y o d e 2 0 1 0

    U S B

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    2/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    A s p e c t o s G e n e r a l e s

    L o s i n v e r s o r e s , s o n c i r c u i t o s q u e t i e n e n c o m o n a l i d a d s u m i n i s t r a r t e n s i n o

    c o r r i e n t e a l t e r n a , v a r i a b l e e n m a g n i t u d y f r e c u e n c i a a p a r t i r d e u n a f u e n t e d e

    c o r r i e n t e c o n t i n u a .

    L o s r e c t i c a d o r e s c o n t r o l a d o s e n a l g u n o s c a s o s y d e p e n d i e n d o d e l n g u l o d e

    d i s p a r o p u e d e n t r a b a j a r c o m o i n v e r s o r e s .

    L a s p r i n c i p a l e s a p l i c a c i o n e s d e l o s i n v e r s o r e s s o n e l c o n t r o l d e v e l o c i d a d y

    p o s i c i n d e l o s m q u i n a s d e c o r r i e n t e a l t e r n a , l a f a b r i c a c i n d e f u e n t e s i n i n -

    t e r r u m p i d a s d e p o t e n c i a ( U P S ) p a r a c a r g a s c r t i c a s y d i s p o s i t i v o s d e c o r r i e n t e

    a l t e r n a q u e f u n c i o n e s a p a r t i r d e u n a b a t e r a c o m o l o s v e h c u l o s e l c t r i c o s .

    U S B 1

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    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    P r i n c i p i o d e F u n c i o n a m i e n t o

    L a o p e r a c i n s i n c r o n i z a d a d e l o s i n t e r r u p t o r e s Sw p e r m i t e a p l i c a r s o b r e l a c a r g a t e n s i o n e s p o s i t i v a s ( +VDC) , n e g a t i v a s ( VDC) y c e r o ( 0 ) .

    C o n t r o l a n d o e l t i e m p o q u e e l c o n v e r t i d o r p e r m a n e c e e n c a d a u n o d e l o s e s t a d o s

    d e l a t a b l a 1 , s e p u e d e c o n t r o l a r l a f r e c u e n c i a y m a g n i t u d e f e c t i v a d e l a t e n s i n

    o c o r r i e n t e s o b r e l a c a r g a . L o s p u e n t e s i n v e r s o r e s p u e d e n t r a b a j a r c o n c a r g a

    p a s i v a o a c t i v a a l t e r n a .

    C o n t r o l a n d o e l t i e m p o d e c o n m u t a c i n d e l o s i n t e r r u p t o r e s ( T /2 ) , s e p u e d e m o d i c a r l a f r e c u e n c i a d e l a o n d a d e t e n s i n d e s a l i d a . L a t e n s i n e f e c t i v a

    s o b r e l a c a r g a s e p u e d e c a l c u l a r c o m o :

    Vrms = 1

    T

    T

    0

    V2DCdt = VDC ( 1 )

    U S B 2

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    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 : E s q u e m a d e l I n v e r s o r M o n o f s i c o

    T a b l a 1 : S e c u e n c i a d e D i s p a r o d e l I n v e r s o r M o n o f s i c o

    I n t e r r u p t o r e s C e r r a d o s T e n s i n s o b r e l a C a r g a

    Sw1 y Sw3 +VDCSw2 y Sw4 VDCSw1 y Sw2 0Sw3 y Sw4 0

    U S B 3

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    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 2 : T e n s i n e n l a c a r g a p a r a u n i n v e r s o r m o n o f s i c o e n o p e r a c i n d e 2

    e s t a d o s

    P a r a m o d i c a r e l v a l o r e f e c t i v o d e l a o n d a d e s a l i d a d e l i n v e r s o r , e s n e c e s a r i o

    m o d u l a r e l v a l o r d e l a f u e n t e D C e n c a d a s e m i c i c l o d e l a o n d a d e a l t e r n a

    d e f o r m a s i m t r i c a , u t i l i z a n d o t r e s e s t a d o s ( +VDC, VDC, 0 ) o d o s e s t a d o s (

    +VDC,

    VDC) .

    U S B 4

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    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    Vrms = VDC

    2a

    T( 2 )

    F i g u r a 3 : T e n s i n e n l a c a r g a p a r a u n i n v e r s o r m o n o f s i c o e n o p e r a c i n d e 3

    e s t a d o s

    R e a l i z a n d o e l c a m b i o d e v a r i a b l e a = T /2 2x

    e n l a e x p r e s i n 2 , s e o b t i e n e :

    U S B 5

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    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    Vrms = VDC

    1 4x

    T( 3 )

    L a t e n s i n d e s a l i d a d e l i n v e r s o r d e l a g u r a 3 , a p r o v e c h a d o s u s i m e t r a , s e

    p u e d e e x p r e s a r e n s e r i e s d e F o u r i e r c o m o :

    v(t) =

    n=1,2,3,

    Cn sin(nt) ( 4 )

    d o n d e :

    Cn =4

    T

    T2x

    x

    VDC sin(nt) dt = 8VDCnT

    cos(nx) L a v a r i a c i n d e l v a l o r d e " x" p e r m i t e m o d i c a r e l v a l o r e f e c t i v o d e l a s e a l

    d e s a l i d a , a s c o m o l a a m p l i t u d d e c a d a a r m n i c a d e l a o n d a . P o r e s t a r a z n

    e l c o n t e n i d o a r m n i c o d e l a s e a l p u e d e s e r c o n t r o l a d o c o n u n a e s c o g e n c i a

    a d e c u a d a d e l v a l o r d e "

    x" .

    U S B 6

  • 8/4/2019 03 Inversores

    8/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 4 : E l i m i n a c i n d e a r m n i c o s

    U S B 7

  • 8/4/2019 03 Inversores

    9/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    I n v e r s o r M o n o f s i c o

    F i g u r a 5 : I n v e r s o r m o n o f s i c o

    U S B 8

  • 8/4/2019 03 Inversores

    10/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 6 : T e n s i n y c o r r i e n t e e n l a c a r g a p a r a u n i n v e r s o r d e m e d i a o n d a

    U S B 9

  • 8/4/2019 03 Inversores

    11/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 7 : T e n s i n y c o r r i e n t e e n l a c a r g a p a r a u n i n v e r s o r d e o n d a c o m p l e t a

    U S B 1 0

  • 8/4/2019 03 Inversores

    12/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    E x p r e s i n d e C o r r i e n t e e n R g i m e n P e r m a n e n t e

    p a r a 0

    t

    T2

    :

    i(t) =V1R

    1 e t

    Imine t ( 5 )

    p a r a

    T2

    t

    T:

    i(t) =V1R

    e

    (tT2 ) 1

    + Imaxe

    (tT

    2 )

    ( 6 )

    d o n d e :

    Imax = Imin =V1R

    1e

    T2

    1+e

    T2

    ( 7 )

    U S B 1 1

  • 8/4/2019 03 Inversores

    13/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    T e n s i n E f e c t i v a

    Vrms =2

    TT20

    V21 dt = V1 ( 8 )

    S e r i e s d e F o u r i e r

    T e n s i n

    v(t) =

    n=1,3,5,

    4V1n

    sin

    2nt

    T

    ( 9 )

    N o t a : L a e x p r e s i n 9 , e s s o l o v l i d a p a r l o s n i m p a r e s .

    C o r r i e n t e

    i(t) =

    n=1,3,5,4V1n

    1

    Znsin

    2nt

    T n ( 1 0 )

    U S B 1 2

  • 8/4/2019 03 Inversores

    14/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    d o n d e :

    Zn =

    R2 + (nL)2

    n = arctannLR

    F a c t o r d e D i s t o r s i n A r m n i c a ( T H D )

    T HD =v21

    4V1

    n2

    4V1n

    = 0,48343 ( 1 1 )

    U S B 1 3

  • 8/4/2019 03 Inversores

    15/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    P o t e n c i a A c t i v a d e 1ra A r m n i c a

    P1 = 4V1

    R2 + (L)2

    2

    R ( 1 2 )

    U S B 1 4

  • 8/4/2019 03 Inversores

    16/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    I n v e r s o r T r i f s i c o

    F i g u r a 8 : I n v e r s o r t r i f s i c o

    E l s i s t e m a t r i f s i c o g e n e r a d o a p a r t i r d e l a f u e n t e d e c o r r i e n t e c o n t i n u a d e b e

    c u m p l i r l a s s i g u i e n t e s c o n d i c i o n e s :

    1 . L a t e n s i o n e s e n l a s t r e s f a s e s d e b e n p o s e e r i g u a l m d u l o .

    2 . D e b e e x i s t i r u n d e s f a s a j e d e 2/3 e n t r e l a s f a s e s .

    3 . E l s i s t e m a d e t e n s i o n e s d e b e t e n e r u n a s e c u e n c i a (

    a,b,c) o (

    a,c,b) .

    U S B 1 5

  • 8/4/2019 03 Inversores

    17/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    4 . L a s u m a d e l a s t e n s i o n e s e n c a d a i n s t a n t e d e t i e m p o d e b e s e r c e r o ( vab(t) +vbc(t) + vca(t) = 0 ) .

    U S B 1 6

  • 8/4/2019 03 Inversores

    18/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 9 : S i s t e m a d e t e n s i o n e s t r i f s i c a

    U S B 1 7

  • 8/4/2019 03 Inversores

    19/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 0 : S i s t e m a d e t e n s i o n e s t r i f s i c a s s i n p r e s e n c i a d e t e r c e r a r m n i c o

    U S B 1 8

  • 8/4/2019 03 Inversores

    20/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 1 : C o n t e n i d o a r m n i c a d e l s i s t e m a d e t e n s i o n e s t r i f s i c a s c o n y s i n t e r c e r

    a r m n i c o

    U S B 1 9

  • 8/4/2019 03 Inversores

    21/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    T e n s i n e n S e r i e s d e F o u r i e r

    vab(t) =

    n=1,3,5,

    4VDC

    n cosn

    6

    sin

    n

    t +

    6 ( 1 3 )

    vbc(t) =

    n=1,3,5,

    4VDCn

    cosn

    6

    sin

    n

    t 2

    ( 1 4 )

    vca(t) =

    n=1,3,5,

    4VDCn

    cosn

    6

    sin

    n

    t 7

    6

    ( 1 5 )

    T e n s i n E f e c t i v a

    Vrms =

    2

    3VDC ( 1 6 )

    U S B 2 0

  • 8/4/2019 03 Inversores

    22/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F a c t o r d e D i s t o r s i n A r m n i c a T o t a l

    E l f a c t o r d e d i s t o r s i n a r m n i c a t o t a l e n t e n s i n e s :

    T HD =

    V2rms V2rms1

    Vrms1= 0,31084 ( 1 7 )

    U S B 2 1

  • 8/4/2019 03 Inversores

    23/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    M o d e l o e n V e c t o r e s E s p a c i a l e s d e l I n v e r s o r

    R e c o r d a n d o l a d e n i c i n d e l v e c t o r e s p a c i a l d e t e n s i n l n e a n e u t r o :

    vf n =

    2

    3 1 ej23 ej

    43

    va(t)vb(t)

    vc(t)

    ( 1 8 )

    C a l c u l a n d o e l v e c t o r e s p a c i a l d e t e n s i n a p l i c a d o p o r e l i n v e r s o r s o b r e l a c a r g a ,

    a p a r t i r d e l a s t e n s i o n e s l n e a a l n e a , s e o b t i e n e :

    vll =

    2

    3

    1 ej

    23 ej

    43

    vab(t)vbc(t)vca(t)

    = 1 ej23 vf n ( 1 9 )

    vll =

    3 ej

    6

    vf n ( 2 0 )

    U S B 2 2

  • 8/4/2019 03 Inversores

    24/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 2 : E s q u e m a d e l i n v e r s o r t r i f s i c o c o n o p e r a c i n c o m p l e m e n t a r i a d e i n t e -

    r r u p t o r e s

    U S B 2 3

  • 8/4/2019 03 Inversores

    25/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    T a b l a 2 : V e c t o r e s e s p a c i a l e s d e t e n s i o n e s d e l i n v e r s o r t r i f s i c o

    Swa Swb Swcvf n

    0 0 0 0

    0 0 1

    2

    3VDC e

    j 3

    0 1 0

    2

    3VDC e

    j 3

    0 1 1

    2

    3VDC

    1 0 0

    2

    3VDC

    1 0 1 2

    3VDC e

    j 3

    1 1 0

    23VDC e

    j 3

    1 1 1 0

    U S B 2 4

  • 8/4/2019 03 Inversores

    26/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 3 : T e n s i n e s p a c i a l d e l i n v e r s o r t r i f s i c o .

    U S B 2 5

  • 8/4/2019 03 Inversores

    27/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    T e n s i n f a s e n e u t r o a p l i c a d a p o r e l i n v e r s o r a l a c a r g a :

    e (vf n) =

    2

    3

    va(t) 1

    2(vb(t) + vc(t))

    ( 2 1 )

    C o m o e l s i s t e m a n o p o s e e n e u t r o c o n e c t a d o , s e t i e n e q u e :

    va(t) + vb(t) + vc(t) = 0 va(t) = (vb(t) + vc(t)) ( 2 2 )

    va(t) =

    2

    3e (vf n) ( 2 3 )

    vb(t) = 23evf nej 43 ( 2 4 )

    U S B 2 6

  • 8/4/2019 03 Inversores

    28/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 4 : T e n s i o n e s l i n e a a l i n e a d e l i n v e r s o r t r i f s i c o

    U S B 2 7

  • 8/4/2019 03 Inversores

    29/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 5 : D e t a l l e d e l a t e n s i n e n l a f a s e " a "

    U S B 2 8

  • 8/4/2019 03 Inversores

    30/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    C o c i e n t e s d e F o u r i e r d e l a T e n s i n l n e a a n e u t r o

    Vn,ln =2VDC3n

    2 + cos

    n3

    cos

    n3

    ( 2 5 ) n = 1, 5, 7, 11, 13, . . .

    U S B 2 9

  • 8/4/2019 03 Inversores

    31/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    M o d e l o e n V e c t o r e s E s p a c i a l e s d e l a C a r g a

    E l m o d e l o e n v e c t o r e s e s p a c i a l e s d e l i n v e r s o r y l a c a r g a s e p u e d e e x p r e s a r

    c o m o :

    vf n = ke + [Z(p)M(p)]i ( 2 6 )

    d o n d e :

    vf n = 2

    3 1 ej23 ej43 Swa Swb Swc t VDC

    e = 2

    3 1 ej 23 ej43 v1(t) v2(t) v3(t)

    t

    U S B 3 0

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    32/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 6 : I n v e r s o r c o n c a r g a a c t i v a y / o p a s i v a t r i f s i c a

    U S B 3 1

  • 8/4/2019 03 Inversores

    33/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    T a b l a 3 : I m p e d a n c i a s o p e r a c i o n a l e s e n c o n e x i n e s t r e l l a y d e l t a

    E l e m e n t o

    kY ZY(p) MY(p) k Z(p) M(p)

    R e s i s t e n c i a 1 R 0 ej

    63

    R3

    0

    I n d u c t a n c i a 1 Lp Mp ej

    63

    L3p M

    3p

    C a p a c i t a n c i a 1 1

    Cp

    0 ej

    6

    3

    1

    3Cp

    0

    U S B 3 2

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    34/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 7 : V e c t o r e s p a c i a l d e t e n s i n y c o r r i e n t e e n l a c a r g a R L

    C a r g a e n e s t r e l l a d e 60

    y223mH

    , a l i m e n t a d a d e s d e u n a f u e n t e d e c o r r i e n t e c o n t i n u a d e 100V

    ,

    U S B 3 3

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    35/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 8 : T e n s i n y c o r r i e n t e e n l a f a s e " a " d e l a c a r g a R L

    U S B 3 4

  • 8/4/2019 03 Inversores

    36/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 1 9 : E s p e c t r o a r m n i c o d e t e n s i n y c o r r i e n t e e n l a f a s e " a " d e l a c a r g a R L

    U S B 3 5

  • 8/4/2019 03 Inversores

    37/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    M o d u l a c i n p o r A n c h o d e P u l s o ( P W M)

    L a m o d u l a c i n p o r a n c h o d e p u l s o ( P W M, P u l s e W i d t h M o d u l a t i o n ) p r o p o r - c i o n a u n m t o d o p a r a d i s m i n u i r e l f a c t o r d e d i s t o r s i n a r m n i c a ( T HD ) e n l a c o r r i e n t e q u e s u m i n i s t r a e l i n v e r s o r a l a c a r g a .

    L a s a l i d a d e u n i n v e r s o r c o n P W M c o n l t r a d o , c u m p l e l a s r e g u l a c i o n e s d e d i s t o r s i n a r m n i c a t o t a l m s f c i l m e n t e q u e u n i n v e r s o r c o n s a l i d a m e d i a n t e

    o n d a s c u a d r a d a s . S i b i e n l a s a l i d a c o n

    P W Mp o s e e u n c o n t e n i d o a l t o d e

    a r m n i c a s , e s t a s s o n d e f r e c u e n c i a s e l e v a d a s l o c u a l f a c i l i t a s u l t r a d o y

    a t e n u a c i n p o r p a r t e d e l a c a r g a .

    L a m o d u l a c i n P W M c o n t r o l a l a a m p l i t u d d e l a t e n s i n d e s a l i d a u t i l i z a n d o d i f e r e n t e s f o r m a s d e o n d a m o d u l a d o r a s o d e r e f e r e n c i a .

    D o s v e n t a j a s d e e s t a m o d u l a c i n s o n : l a r e d u c c i n d e l o s r e q u e r i m i e n t o s d e

    l t r a d o y e l c o n t r o l d e l a a m p l i t u d d e l a s a l i d a .

    E n t r e l a s d e s v e n t a j a s p o d e m o s c i t a r : e l i n c r e m e n t o e n l a s p r d i d a s d e l d i s p o s i -

    t i v o i n t e r r u p t o r p o r e l m a y o r n m e r o d e c o n m u t a c i o n e s r e a l i z a d a s y u n a m a y o r

    U S B 3 6

  • 8/4/2019 03 Inversores

    38/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    c o m p l e j i d a d d e l o s c i r c u i t o s d e c o n t r o l .

    L a m o d u l a c i n P W M

    p u e d e s e r r e a l i z a d a d e d o s f o r m a :

    B i p o l a r : C u a n d o e l i n v e r s o r u t i l i z a d o s e s t a d o s +VDC y VDC.U n i p o l a r : C u a n d o e l i n v e r s o r u t i l i z a t r e s e s t a d o s +VDC, VDC y 0.

    F i g u r a 2 0 : M o d u l a c i n P W M U n i p o l a r

    U S B 3 7

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    39/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 2 1 : M o d u l a c i n P W M B i p o l a r

    n d i c e d e M o d u l a c i n d e F r e c u e n c i a

    mf = fportadora

    freferencia( 2 7 )

    L a s e a l d e s a l i d a d e l P W M p o s e e l a m i s m a f r e c u e n c i a f u n d a m e n t a l q u e l a o n d a d e r e f e r e n c i a . S e p r e s e n t a n a r m n i c a s a l r e d e d o r d e l o s m l t i p l o s d e l n d i c e

    d e m o d u l a c i n .

    U S B 3 8

  • 8/4/2019 03 Inversores

    40/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    L a e s c o g e n c i a d e n d i c e s d e m o d u l a c i n e l e v a d o s f a c i l i t a e l l t r a d o d e l a o n d a d e

    s a l i d a , p e r o i n c r e m e n t a l a s p r d i d a s e n l o s d i s p o s i t i v o s e l e c t r n i c o s d e p o t e n c i a

    u t i l i z a d o s e n l a c o n m u t a c i n .

    U S B 3 9

  • 8/4/2019 03 Inversores

    41/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    n d i c e d e M o d u l a c i n d e A m p l i t u d

    ma =

    Vpicoreferencia

    Vpicoportadora( 2 8 )

    S i ma 1 , l a a m p l i t u d d e l a c o m p o n e n t e f u n d a m e n t a l d e l a s a l i d a d e l P W Me s l i n e a l m e n t e p r o p o r c i o n a l a ma , e s d e c i r :

    Vrms1 = 2maVDC ( 2 9 )

    D e e s t a f o r m a s e p u e d e c o n t r o l a r l a a m p l i t u d d e l a c o m p o n e n t e d e f r e c u e n c i a

    f u n d a m e n t a l d e l a s a l i d a d e l P W M a l v a r i a r ma . S i ma e s m a y o r q u e u n o , l a a m p l i t u d d e l a f u n d a m e n t a l d e s a l i d a s e i n c r e m e n t a p e r o d e f o r m a n o l i n e a l .

    U S B 4 0

  • 8/4/2019 03 Inversores

    42/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    C o n t e n i d o A r m n i c o

    F i g u r a 2 2 : C o n t e n i d o a r m n i c o d e l a m o d u l a c i n P W M

    mf = 12 y ma = 0,5.

    U S B 4 1

  • 8/4/2019 03 Inversores

    43/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    M o d u l a c i n S i n u s o i d a l d e l A n c h o d e P u l s o S P W M

    E n e s t a m o d u l a c i n s e u t i l i z a u n a s e a l s i n u s o i d a l c o m o r e f e r e n c i a p e r o l a

    p o r t a d o r a s e m o d i c a a n d e d i s m i n u i r e l n m e r o d e c o n m u t a c i o n e s d e l

    p u e n t e i n v e r s o r .

    L a p o r t a d o r a q u e s e u t i l i z a v a r a c o m o u n a d i e n t e d e s i e r r a e n l o s e x t r e m o s d e

    c a d a s e m i c i c l o d e l a r e f e r e n c i a , q u e c o r r e s p o n d e a l a z o n a d o n d e m s v a r a l a

    s i n u s o i d a l m i e n t r a s q u e e n l a c r e s t a s e m a n t i e n e u n p u l s o c u a d r a d o .

    L a m o d u l a c i n p o r d i e n t e d e s i e r r a s e a p l i c a e n l o s s i g u i e n t e s r a n g o s : [0, /3],[2/3, 4/3] y [5/3, 2] . E n e l r a n g o [/3, 2/3] y [4/3, 5/3] l a p o r t a - d o r a e s u n p u l s o c u a d r a d o .

    E s t a m o d u l a c i n d i s m i n u y e e l n m e r o d e c o n m u t a c i o n e s d e l p u e n t e i n v e r s o r

    r e d u c i e n d o l a s p r d i d a s p o r e s t e m o t i v o . T a m b i n a u m e n t a e l v a l o r e f e c t i v o

    t o t a l y e l d e l a 1ra a r m n i c a d e t e n s i n c o m p a r a d o c o n l a m o d u l a c i n P W Mc l s i c a . S e d i s m i n u y e l a d i s t o r s i n a r m n i c a t o t a l g e n e r a d a p o r e l p u e n t e

    c o n v e r t i d o r .

    U S B 4 2

  • 8/4/2019 03 Inversores

    44/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 2 3 : M o d u l a c i n S P W M U n i p o l a r

    U S B 4 3

  • 8/4/2019 03 Inversores

    45/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 2 4 : M o d u l a c i n S P W M B i p o l a r

    U S B 4 4

  • 8/4/2019 03 Inversores

    46/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 2 5 : C o n t e n i d o a r m n i c o d e l a m o d u l a c i n S P W M

    U S B 4 5

  • 8/4/2019 03 Inversores

    47/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    T c n i c a s A v a n z a d a s d e M o d u l a c i n .

    T r a p e z o i d a l

    E n e s t e c a s o l a o n d a d e r e f e r e n c i a e s u n a t r a p e z o i d a l , e s t a o n d a s e c o n s t r u y e

    a p a r t i r d e u n a s e a l t r i a n g u l a r , r e c o r t a d a a p a r t i r d e u n a a m p l i t u d e s p e c c a ,

    l a c u a l p u e d e s e r a j u s t a d a .

    F i g u r a 2 6 : M o d u l a c i n t r a p e z o i d a l U n i p o l a r

    U S B 4 6

  • 8/4/2019 03 Inversores

    48/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 2 7 : M o d u l a c i n t r a p e z o i d a l B i p o l a r

    U S B 4 7

  • 8/4/2019 03 Inversores

    49/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 2 8 : C o n t e n i d o a r m n i c o p a r a l a m o d u l a c i n P W M c o n r e f e r e n c i a t r a p e - z o i d a l

    U S B 4 8

  • 8/4/2019 03 Inversores

    50/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    P o r I n y e c c i n d e A r m n i c a s

    vref(t) = 1,15 sin(t) + 0,27 sin(3t) 0,029 sin(9t) ( 3 0 )

    F i g u r a 2 9 : M o d u l a c i n p o r i n y e c c i n d e a r m n i c a s U n i p o l a r

    U S B 4 9

  • 8/4/2019 03 Inversores

    51/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 3 0 : M o d u l a c i n p o r i n y e c c i n d e a r m n i c a s B i p o l a r

    U S B 5 0

  • 8/4/2019 03 Inversores

    52/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 3 1 : C o n t e n i d o a r m n i c o p a r a l a m o d u l a c i n P W M c o n r e f e r e n c i a a r m n i c a

    U S B 5 1

  • 8/4/2019 03 Inversores

    53/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    E s c a l e r a

    E s t a m o d u l a c i n a p r o x i m a u n a r e f e r e n c i a s i n u s o i d a l p o r n i v e l e s o p e l d a o s . G e n e -

    r a l m e n t e s e u t i l i z a n d e d o s a c u a t r o p e l d a o s e n l a s a p r o x i m a c i o n e s . L o s n i v e l e s

    d e l o s e s c a l o n e s s e c a l c u l a n p a r a e l i m i n a r a r m n i c a s e s p e c i c a s . P a r a c a d a n m e r o

    d e n i v e l e s s e r e c o m i e n d a u n n d i c e d e m o d u l a c i n d e f r e c u e n c i a e s p e c i c o mf.P a r a o b t e n e r u n v a l o r e l e v a d o d e l a f u n d a m e n t a l c o n b a j a d i s t o r s i n a r m n i c a s e

    r e c o m i e n d a l o s s i g u i e n t e s n d i c e s d e m o d u l a c i n :

    U S B 5 2

  • 8/4/2019 03 Inversores

    54/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    D o s n i v e l e s : mf = 15.

    F i g u r a 3 2 : M o d u l a c i n e s c a l e r a 2 n i v e l e s U n i p o l a r

    U S B 5 3

  • 8/4/2019 03 Inversores

    55/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 3 3 : M o d u l a c i n e s c a l e r a 2 n i v e l e s B i p o l a r

    U S B 5 4

  • 8/4/2019 03 Inversores

    56/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 3 4 : C o n t e n i d o a r m n i c o p a r a l a m o d u l a c i n P W M c o n r e f e r e n c i a e s c a l e r a 2 n i v e l e s

    U S B 5 5

  • 8/4/2019 03 Inversores

    57/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    T r e s n i v e l e s : mf = 21 .

    F i g u r a 3 5 : M o d u l a c i n e s c a l e r a 3 n i v e l e s U n i p o l a r

    U S B 5 6

  • 8/4/2019 03 Inversores

    58/72

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

    F i g u r a 3 6 : M o d u l a c i n e s c a l e r a 3 n i v e l e s B i p o l a r

    U S B 5 7

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

    59/72

    F i g u r a 3 7 : C o n t e n i d o a r m n i c o p a r a l a m o d u l a c i n P W M c o n r e f e r e n c i a e s c a l e r a 3 n i v e l e s

    U S B 5 8

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

    60/72

    C u a t r o n i v e l e s : mf = 27.

    F i g u r a 3 8 : M o d u l a c i n e s c a l e r a 4 n i v e l e s U n i p o l a r

    U S B 5 9

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

    61/72

    F i g u r a 3 9 : M o d u l a c i n e s c a l e r a 4 n i v e l e s B i p o l a r

    U S B 6 0

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

    62/72

    F i g u r a 4 0 : C o n t e n i d o a r m n i c o p a r a l a m o d u l a c i n P W M c o n r e f e r e n c i a e s c a l e r a 4 n i v e l e s

    U S B 6 1

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

    63/72

    P o r P a s o s

    L a m o d u l a c i n p o r p a s o s c o n s i s t e e n a p r o x i m a r u n a o n d a s i n u s o i d a l d e r e f e r e n c i a

    p o r n i v e l e s , e s t a d i s c r e t i z a c i n s e r e a l i z a c a d a /9 .

    F i g u r a 4 1 : M o d u l a c i n p o r p a s o s U n i p o l a r

    U S B 6 2

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

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    F i g u r a 4 2 : M o d u l a c i n p o r p a s o s B i p o l a r

    U S B 6 3

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

    65/72

    F i g u r a 4 3 : C o n t e n i d o a r m n i c o p a r a l a m o d u l a c i n P W M c o n r e f e r e n c i a p o r p a s o s

    U S B 6 4

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

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    R e s u m e n

    T a b l a 4 : M o d u l a c i o n e s P W M p a r a l a s d i f e r e n t e s r e f e r e n c i a s

    U n i p o l a r B i p o l a r

    R e f e r e n c i a d e l a M o d u l a c i n Vrms Vrms1 T HD V rms Vrms1 T HD

    S i n u s o i d a l 0 . 7 7 9 2 0 . 7 0 7 7 0 . 4 6 0 6 0 . 9 6 9 0 0 . 7 0 9 5 0 . 9 3 0 0

    S P W M 0 . 9 5 8 5 0 . 8 5 5 4 0 . 5 0 5 7 0 . 9 8 5 7 0 . 8 1 0 4 0 . 6 9 2 3

    T r a p e z o i d a l 0 . 8 7 2 9 0 . 8 3 9 5 0 . 2 8 5 0 0 . 9 8 5 4 0 . 8 3 9 9 0 . 6 1 3 7

    P o r I n y e c c i n d e A r m n i c a s 0 . 8 5 7 6 0 . 8 1 2 7 0 . 3 3 6 9 0 . 9 7 5 4 0 . 8 2 2 7 0 . 6 3 6 9

    E s c a l e r a ( 2 n i v e l e s ) 0 . 9 0 6 8 0 . 8 3 9 4 0 . 4 0 8 9 0 . 9 8 4 6 0 . 8 4 2 5 0 . 6 0 4 8

    E s c a l e r a ( 3 n i v e l e s ) 0 . 9 2 6 1 0 . 8 6 1 4 0 . 3 9 4 7 0 . 9 7 9 9 0 . 8 6 8 0 0 . 5 2 3 9

    E s c a l e r a ( 4 n i v e l e s ) 0 . 8 4 6 1 0 . 7 8 2 5 0 . 4 1 1 2 0 . 9 5 3 1 0 . 7 8 5 0 0 . 6 8 8 5

    P o r P a s o s 0 . 7 8 7 5 0 . 7 1 9 7 0 . 4 4 4 3 0 . 9 7 3 6 0 . 7 1 7 7 0 . 9 1 6 6

    U S B 6 5

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

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    M o d u l a c i n D e l t a d e C o r r i e n t e

    L a m o d u l a c i n d e l t a d e c o r r i e n t e c o n s i s t e e n a d e c u a r l a e s t r a t e g i a d e d i s p a -

    r o d e l o s c o m p o n e n t e s d e l i n v e r s o r p a r a s e g u i r u n a r e f e r e n c i a d e c o r r i e n t e

    d e t e r m i n a d a , d e n t r o d e u n a b a n d a d e h i s t r e s i s d e n i d a .

    L a e s t r a t e g i a d e d i s p a r o c o n s i s t e e n c o l o c a r t e n s i n VDC e n l a c a r g a , s i l a r e f e r e n c i a e s m a y o r q u e l a c o r r i e n t e m e d i d a e n e l c i r c u i t o y VDC s i e s m e n o r .

    L a f r e c u e n c i a d e o p e r a c i n d e l i n v e r s o r d e p e n d e d e l a n c h o d e l a v e n t a n a d e

    h i s t r e s i s . A m e n o r b a n d a d e h i s t r e s i s , m a y o r n m e r o d e c o n m u t a c i o n e s .

    U S B 6 6

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

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    F i g u r a 4 4 : C o r r i e n t e d e r e f e r e n c i a y r e a l e n u n i n v e r s o r m o n o f s i c o a c c i o n a d o p o r

    m o d u l a c i n d e l t a

    i(t) = sin(2f t) c o n R = 60, L = 223mH, f = 60Hz y VDC = 100V .

    U S B 6 7

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

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    F i g u r a 4 5 : T e n s i n e n l a c a r g a d e l i n v e r s o r m o n o f s i c o a c c i o n a d o p o r m o d u l a c i n

    d e l t a

    U S B 6 8

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

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    I n s t a l a c i n d e I n v e r s o r e s

    A l u t i l i z a r i n v e r s o r e s , l a c o r r i e n t e a l t e r n a q u e c i r c u l a p o r l o s c o n d u c t o r e s d e l

    e q u i p o , s u a l i m e n t a c i n d e s d e l a r e d y l a c o n e x i n a l m o t o r e s r e e m p l a z a d a p o r

    u n t r e n d e p u l s o s d e a l t a f r e c u e n c i a q u e m o d i c a n l o s c o n c e p t o s t r a d i c i o n a l e s

    a p l i c a d o s a l a s i n s t a l a c i o n e s e l c t r i c a s i n d u s t r i a l e s .

    L a c i r c u l a c i n d e c o r r i e n t e s i m p o r t a n t e s d e a l t a f r e c u e n c i a p r o d u c e c a d a s n o

    l i n e a l e s e n l o s c o n d u c t o r e s , a s c o m o i n t e r f e r e n c i a e l e c t r o m a g n t i c a ( E M I ) q u e

    p u e d e n p e r t u r b a r e l f u n c i o n a m i e n t o d e e q u i p o s c e r c a n o s .

    C o e x i s t e n a c t u a l m e n t e d i v e r s a s l e g i s l a c i o n e s , e n d i s t i n t o s p a s e s , p a r a e s t a b l e c e r

    l m i t e s a l a s p e r t u r b a c i o n e s i n t r o d u c i d a s p o r l o s e q u i p o s . Q u i z s , l a m s e x i g e n t e

    a l r e s p e c t o , s e a e n l a a c t u a l i d a d l a n o r m a e u r o p e a q u e e s t a b l e c e d o s n i v e l e s d e

    p e r t u r b a c i n g e n e r a d a p o r u n v a r i a d o r :

    E l n i v e l i n d u s t r i a l : b s i c a m e n t e t o d o v a r i a d o r d e b e s a t i s f a c e r l a n o r m a s i n

    l a u t i l i z a c i n d e e l e m e n t o s e x t e r i o r e s a d i c i o n a l e . E s t o e n e l e n t e n d i d o q u e

    e l v a r i a d o r s e a i n s t a l a d o d e a c u e r d o a l a s r e c o m e n d a c i o n e s d e l f a b r i c a n t e .

    D i c h a s r e c o m e n d a c i o n e s d e b e n i n d i c a r m t o d o s d e c a b l e a d o , p r o t e c c i n e

    i n s t a l a c i n .

    U S B 6 9

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

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    E l n i v e l r e s i d e n c i a l e s m s e x i g e n t e q u e e l a n t e r i o r , e n e l c u a l d e b e n u t i l i z a r s e

    g e n e r a l m e n t e l t r o s a d i c i o n a l e s e n l a a l i m e n t a c i n y s a l i d a d e l v a r i a d o r

    p a r a l i m i t a r l a s p e r t u r b a c i o n e s i n t r o d u c i d a s . A p a r t e d e u t i l i z a r l o s l t r o s , e l

    i n v e r s o r d e b e s e r i n s t a l a d o d e a c u e r d o a l a s r e c o m e n d a c i o n e s d e l f a b r i c a n t e .

    E l a n l i s i s d e l a s p e r t u r b a c i o n e s g e n e r a d a s p o r e l i n v e r s o r :

    E l c a b l e v a r i a d o r m o t o r e s r e a l m e n t e u n a l n e a d e t r a n s m i s i n d o n d e c i r c u l a n

    c o r r i e n t e s d e a l t a f r e c u e n c i a . C o m o t o d a l n e a d e t r a n s m i s i n t i e n e u n a

    a t e n u a c i n ( p r o d u c t o d e l a d e r i v a c i n c a p a c i t i v a d e e n e r g a a m a s a ) q u e

    r e d u c e l a e n e r g a t r a n s m i t i d a y q u e a l c a n z a n a l m e n t e e l m o t o r . E n c a s o

    d e i n s t a l a c i o n e s d o n d e e l m o t o r s e e n c u e n t r e l e j o s d e l i n v e r s o r ( > 1 0 0

    m e t r o s ) d e b e c o n s i d e r a r s e l a u t i l i z a c i n d e c o n d u c t o r e s d e b a j a c a p a c i d a d

    o s o b r e d i m e n s i o n a r e l i n v e r s o r p a r a d i s p o n e r d e l a e n e r g a n e c e s a r i a p a r a e l

    m o t o r .

    N o d e b e d e s c a r t a r s e l a p o s i b i l i d a d d e r e s o n a n c i a s a u n a f r e c u e n c i a d e t e r -

    m i n a d a d e o p e r a c i n . D i c h a l n e a a d e m s p u e d e c o m p o r t a s e c o m o a n t e n a

    r a d i a n t e y p e r t u r b a r p o r r a d i o f r e c u e n c i a o t r o s e q u i p o s o i n s t a l a c i o n e s . S e

    r e c o m i e n d a m i n i m i z a r d i c h o s e f e c t o s r a c i o n a l i z a n d o e l c a b l e a d o , s e p a r a n d o

    s e a l d e p o t e n c i a y e q u i p o s e n t r e s , u t i l i z a n d o c o n d u c t o r e s b l i n d a d o s c o n

    l a c o n e x i n a d e c u a d a a m a s a y e v i t a n d o l a f o r m a c i n d e l a z o s d e c o r r i e n t e

    U S B 7 0

    I n v e r s o r e s C o n t r o l a d o r e s d e P o t e n c i a

  • 8/4/2019 03 Inversores

    72/72

    q u e r e d u c e n e l e f e c t o d e l b l i n d a j e .

    E l i n v e r s o r d e b i d o a l a s e n e r g a s i n t e r n a s a s o c i a d a s , p u e d e c o n s i d e r a r s e c o m o

    u n e m i s o r d e r a d i o f r e c u e n c i a . A n d e l i m i t a r e s t e e f e c t o , e l m i s m o d e b e r a

    e s t a r i n s t a l a d o e n u n g a b i n e t e m e t l i c o q u e a c t u c o m o j a u l a d e F a r a d a y

    p r e v i e n d o l a c o n v e n i e n t e r e f r i g e r a c i n t r m i c a a l e q u i p o .

    P o r l o s a l i m e n t a d o r e s d e l r e c t i c a d o r q u e p r o p o r c i o n a l a e n e r g a a l i n v e r s o r ,

    c i r c u l a n c o r r i e n t e s p u l s a n t e s q u e p r o d u c e n c a d a s n o l i n e a l e s e n d i c h o c a b l e .

    E l f e n m e n o s e d e n o m i n a r e i n y e c i n a l a f u e n t e . O t r o s e q u i p o s c o n e c t a d o s

    a l a m i s m a l n e a p u e d e n s e r p e r t u r b a d o s e n s u f u n c i o n a m i e n t o p o r e s t o s

    p u l s o s .

    L a m i n i m i z a c i n d e l a r e i n y e c c i n a l a f u e n t e i m p l i c a l a c o r r e c t a s e l e c c i n

    d e l c a b l e a d o e n c u a n t o a c o m p o n e n t e s y d i s t r i b u c i n . P u e d e c o n s i d e r a r s e l a

    u t i l i z a c i n d e l t r o s q u e l i m i t e n d i c h o e f e c t o . L o s f a b r i c a n t e s i n c l u y e n d i c h o s

    l t r o s e n l o s a c c e s o r i o s o f r e c i d o s c o n e l i n v e r s o r .