Índice Inversores PWM Introducción Generalidades sobre modulación Inversores monofásicos Medio puente Puente completo Control bipolar Control unipolar Inversor trifásico PWM
Generalidades sobre modulación: Generalidades VD (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) VR
T T T T T tiempo VR media VD VD
Generalidades sobre modulación: Generalidades VD (Gp:) + (Gp:) –
(Gp:) VR (Gp:) tiempo (Gp:) VD
Valores medios muy aproximados ¿Pueden obtenerse señales senoidales? (Gp:) Sólo valores positivos VD>VR>0
(Gp:) VR media (Gp:) VD (Gp:) 0
Generalidades sobre modulación: Generalidades Modulación senoidal-triangular T A + T A – A D A+ D A – 0 V D
/2 V D
/2 ¿Cuál cerramos? (Gp:) t
(Gp:) TA+ si VControl > VTriangular (Gp:) TA- si VControl < VTriangular
Generalidades sobre modulación: Modulación continua-triangular T A + A D A+ D A – 0 V D
/2 V D
/2 (Gp:) + (Gp:) –
t VControl VA0 VD/2 -VD/2 (Gp:) +
(Gp:) +
(Gp:) +
(Gp:) –
(Gp:) –
(Gp:) –
(Gp:) El valor medio de la tensión es positivo
(Gp:) T (Gp:) A –
Generalidades
Generalidades sobre modulación: Modulación continua-triangular T A + A D A+ D A – 0 V D
/2 V D
/2 (Gp:) + (Gp:) –
t VControl VA0 VD/2 -VD/2 El valor medio de la tensión es nulo (Gp:) T (Gp:) A –
(Gp:) + (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) –
Generalidades
Generalidades sobre modulación: Modulación continua-triangular T A + A D A+ D A – 0 V D
/2 V D
/2 (Gp:) + (Gp:) –
t VControl VA0 VD/2 -VD/2 El valor medio de la tensión es negativo (Gp:) T (Gp:) A –
(Gp:) – (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) + (Gp:) +
Generalidades
Generalidades sobre modulación: Generalidades Tt función de VControl ; VTriangular ; VD VD/2 -VD/2 VPT VC TT TT/2 T2 T1 T1 VA0 (Gp:) T1= (Gp:) VC (Gp:) VPT (Gp:) TT (Gp:) 4
T2=TT/2-2T1
Generalidades sobre modulación: Generalidades Modulación senoidal-triangular (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) – (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) V (Gp:) A0
(Gp:) T (Gp:) T (Gp:) /2 (Gp:) T1 T2 T3 (Gp:) T (Gp:) T (Gp:) V (Gp:) C (Gp:) V (Gp:) PT (Gp:) tiempo (Gp:) tiempo
Generalidades sobre modulación: Generalidades (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) – (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) V (Gp:) A0
(Gp:) TT
Vcontrol Vtriangular Modulación senoidal-triangular
Generalidades sobre modulación: Generalidades |VPC| |VPT| ma21, inversores muy modulados ft fc Índice de modulación en frecuencia (mf)
Generalidades sobre modulación: Generalidades mf= mf21, inversores muy modulados ft fc Índice de modulación en frecuencia (mf) Deben tomarse algunas precauciones al seleccionar la frecuencia de conmutación en los inversores poco modulados
Generalidades sobre modulación: Generalidades Consideraciones VA0 Simetría impar>>>Sólo tiene términos seno impares (Gp:) Señales sincronizadas (Gp:) “mf” entero-impar
Pendientes opuestas
Generalidades sobre modulación: Generalidades Consideraciones. Pendientes opuestas ma=0,8 y mf=5 Menor contenido armónico a baja frecuencia. Importante para mf9 e impar (Gp:) mf 1,242 1,150 1,006 0,818 0,601 mf?2 0,016 0,061 0,131 0,220 0,318 mf?4 0,018
(Gp:) 4mf ?1 0,163 0,157 0,008 0,105 0,068 4mf?3 0,012 0,070 0,132 0,115 0,009 4mf?5 0,034 0,084 0,119 4mf?7 0,017 0,050
(Gp:) 2mf ?1 0,190 0,326 0,370 0,314 0,181 2mf?3 0,024 0,071 0,139 0,212 2mf?5 0,013 0,033
(Gp:) 3mf 0,335 0,123 0,083 0,171 0,113 3mf?2 0,044 0,139 0,203 0,176 0,062 3mf?4 0,012 0,047 0,104 0,157 3mf?6 0,016 0,044
1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Fundamental ma h 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Medio puente Inversores monofásicos Sobremodulación ma>1 (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) =100V (Gp:) m (Gp:) a (Gp:) =1,2 (Gp:) m (Gp:) f (Gp:) =15
(Gp:) 50 (Gp:) 50 (Gp:) V (Gp:) A0 (Gp:) tiempo
Los efectos aparecen en el contenido armónico (Gp:) 1 (Gp:) 15 (Gp:) 30 (Gp:) 45 (Gp:) 60 (Gp:) 10 (Gp:) 30 (Gp:) 50 (Gp:) Armónicos (Gp:) (V (Gp:) A0 (Gp:) ) (Gp:) N
(Gp:) (VA0)1>VD/2
(Gp:) Armónicos de baja frecuencia
Medio puente Inversores monofásicos Sobremodulación ma>1 (Gp:) Lineal
(Gp:) Sobremodulación
(Gp:) Cuadrada
ma 1 4/p 1 3,24 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/p La señal cuadrada puede interpretarse como un caso extremo de sobremodulación
Puente completo Inversores monofásicos T A + T A – A 0 V D
/2 V D
/2 T B + T B – B VD VAB Control bipolar
Puente completo Inversores monofásicos T A + T A – A 0 V D
/2 V D
/2 T B + T B – B VD VAB Control bipolar VD -VD TA+ y TB- se cierran a la vez TA- y TB+ se cierran a la vez
(Gp:) T (Gp:) A + (Gp:) T (Gp:) A – (Gp:) A (Gp:) 0 (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) (Gp:) /2 (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) (Gp:) /2 (Gp:) T (Gp:) B + (Gp:) T (Gp:) B – (Gp:) B (Gp:) VD
Inversores monofásicos (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) -V (Gp:) D (Gp:) V (Gp:) AB (Gp:) V (Gp:) AB (Gp:) =V (Gp:) A0 (Gp:) -V (Gp:) B0 (Gp:) tiempo
Tensión VAB (Control bipolar) (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) -V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) V (Gp:) B0 (Gp:) tiempo
(Gp:) V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) -V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) V (Gp:) A0 (Gp:) tiempo
+ + – – + – Puente completo
Puente completo Inversores 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 No se ha mejorado el contenido armónico (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) -V (Gp:) D (Gp:) V (Gp:) AB (Gp:) V (Gp:) AB (Gp:) =V (Gp:) A0 (Gp:) -V (Gp:) B0 (Gp:) tiempo
(Gp:) V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) -V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) V (Gp:) B0 (Gp:) tiempo
(Gp:) V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) -V (Gp:) D (Gp:) /2 (Gp:) V (Gp:) A0 (Gp:) tiempo
No necesita dos fuentes de continua Una sola señal de control No necesita dos fuentes de continua Dos señales de control Mejora el contenido armónico (Gp:) tiempo (Gp:) Modulación Bipolar (Gp:) VAB
(Gp:) tiempo (Gp:) VAB (Gp:) Modulación Unipolar
Puente completo Inversores monofásicos Funcionamiento con control unipolar
Puente completo Inversores monofásicos Funcionamiento con control unipolar: secuencia de disparo tiempo (Gp:) VCA
(Gp:) VCB
VD/2 -VD/2 VD -VD VA0 VB0 VAB
(Gp:) tiempo (Gp:) VAB (Gp:) Modulación Unipolar
(Gp:) Se anulan los armónicos en las cercanías de la frecuencia de la triangular y sus múltiplos impares (mf, 3mf,..)
(Gp:) 1 (Gp:) 9 (Gp:) 18 (Gp:) 27 (Gp:) 0.2 (Gp:) 0.4 (Gp:) 0.6 (Gp:) 0.8 (Gp:) 1 (Gp:) (V (Gp:) A0 (Gp:) ) (Gp:) n (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) m (Gp:) a (Gp:) =0,8 (Gp:) m (Gp:) f (Gp:) =9 (Gp:) Armónicos (Gp:) tiempo (Gp:) Modulación Bipolar (Gp:) VAB
(Gp:) (V (Gp:) AB (Gp:) ) (Gp:) n (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) 1 (Gp:) 9 (Gp:) 18 (Gp:) 27 (Gp:) 0.2 (Gp:) 0.4 (Gp:) 0.6 (Gp:) 0.8 (Gp:) 1 (Gp:) Armónicos (Gp:) m (Gp:) a (Gp:) =0,8 (Gp:) m (Gp:) f (Gp:) =9
Funcionamiento con control unipolar: contenido armónico Puente completo Inversores monofásicos
Inversores monofásicos Medio puente o puente completo con control bipolar: tabla de contenido armónico mf >9 e impar (Gp:) mf 1,242 1,150 1,006 0,818 0,601 mf?2 0,016 0,061 0,131 0,220 0,318 mf?4 0,018
(Gp:) 4mf ?1 0,163 0,157 0,008 0,105 0,068 4mf?3 0,012 0,070 0,132 0,115 0,009 4mf?5 0,034 0,084 0,119 4mf?7 0,017 0,050
(Gp:) 2mf ?1 0,190 0,326 0,370 0,314 0,181 2mf?3 0,024 0,071 0,139 0,212 2mf?5 0,013 0,033
(Gp:) 3mf 0,335 0,123 0,083 0,171 0,113 3mf?2 0,044 0,139 0,203 0,176 0,062 3mf?4 0,012 0,047 0,104 0,157 3mf?6 0,016 0,044
1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Fundamental ma h 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Puente completo (Gp:) Puente completo con control unipolar: tabla de contenido armónico mf >9 e impar (Gp:) mf 0 0 0 0 0 mf?2 0 0 0 0 0 mf?4 0 (Gp:) 3mf 0 0 0 0 0 3mf?2 0 0 0 0 0 3mf?4 0 0 0 0 3mf?6 0 0
Inversores trifásicos Inversor trifásico PWM (Gp:) M (Gp:) Motores
(Gp:) Equipos industriales de potencias superiores a 2KW (aprox.) –Sistemas de alimentación -Equipos de soldadura -etc.
(Gp:) Inversor (Gp:) 1 (Gp:) Inversor (Gp:) 2 (Gp:) Inversor (Gp:) 3
Inversores trifásicos Inversor trifásico PWM
Puente trifásico con modulación PWM Inversor trifásico PWM (Gp:) T (Gp:) A + (Gp:) T (Gp:) A – (Gp:) A (Gp:) 0 (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) (Gp:) /2 (Gp:) V (Gp:) D (Gp:) (Gp:) /2 (Gp:) T (Gp:) B + (Gp:) T (Gp:) B – (Gp:) B (Gp:) T (Gp:) C + (Gp:) T (Gp:) C – (Gp:) C
Neutro (si fuera necesario)
Puente trifásico con modulación PWM Inversor trifásico PWM Tensión entre fases Señales de control desfasadas 120º FB=120º (Gp:) VD (Gp:) 2 (Gp:) ma (Gp:) VB0 (Gp:) VD (Gp:) 2 (Gp:) ma (Gp:) VA0 (Gp:) FB (Gp:) VAB
Puente trifásico con modulación PWM Inversor trifásico PWM Contenido armónico (Gp:) 1 (Gp:) 15 (Gp:) 30 (Gp:) 45 (Gp:) 60 (Gp:) 10 (Gp:) 20 (Gp:) 30 (Gp:) 40 (Gp:) 50 (Gp:) 60 (Gp:) Armónicos (Gp:) (VA0)n
Contenido armónico de un semipuete 0 15 30 0.2 0.4 0.6 0.8 1 (V AB ) n V D Armónicos m a =0,8 m f =15 ( ) 2 3 1 × = a D AB m V V 33 27 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
Puente trifásico con modulación PWM Inversor trifásico PWM Contenido armónico de la tensión entre fases mf ?2 0,010 0,037 0,080 0,135 0,195 mf?4 0,005 0,011 2mf?1 0,116 0,200 0,227 0,192 0,111 2mf?5 0,008 0,020 3mf?2 0,027 0,085 0,124 0,108 0,038 3mf?4 0,007 0,029 0,064 0,096 4mf?1 0,100 0,096 0,005 0,064 0,042 4mf?5 0,021 0,051 0,073 4mf?7 0,010 0,030 1 0,122 0,245 0,367 0,490 0,612 Fundamental ma h 0,2 0,4 0,6 0,8 1 mf múltiplo de 3, impar y mayor que 9