inversores

ndiceLeccin: Inversores de onda cuadrada (SQW)IntroduccinInversor en medio puenteInversor push-pullInversor en puente completoSin deslizamiento de faseCon deslizamiento de faseAnlisis del contenido armnicoControl de inversores de onda cuadradaConclusiones

IntroduccinGeneralidades: conversin de energa CC/CA

IntroduccinGeneralidades: conversin de energa CC/CAInversores: conversin CC-CATpicamente se busca obtener una seal senoidal en la cargaAplicaciones:Alimentacin de motores de alternaSistemas de alimentacin ininterrumpible (SAI)Balastos electrnicosOtros

IntroduccinConsideraciones respecto al flujo de energa

Formas de onda con carga RLCuando la carga es puramente resistiva, la corriente tiene la misma forma de onda que la tensinCon una carga con componente inductivo es necesario hacer una serie de consideraciones ya que la corriente por los interruptores debe ser bidireccionalV0V0iLiLLRExcitando una carga RL con una forma de onda cuadrada, la forma de onda de la corriente es la que se muestra en la figura

Formas de onda con carga RLEsta forma de onda de corriente exige que los interruptores sean bidireccionalesV0iLVinV0M1M2M3M4iM1, iM2iM3, iM4iLCorriente negativa

Formas de onda con carga RLPara conseguir esa conduccin de corriente bidirecional, se utilizan diodosiMCorriente negativaLos MOSFET tienen el diodo parsito No es necesario aadir otroCon bipolares o IGBTs es necesario aadir uno externo

IntroduccinEspecificaciones bsicas de un inversor:Otras especificaciones:Obtencin de aislamiento galvnicoMinimizacin de tamao y pesoSimplificacin del circuito de control: inversores auto-oscilantesMejorar las conmutaciones: inversores resonantesCapacidad de cambio de la amplitud de salidaPosibilidad de ajuste de la frecuencia de salidaEliminar o reducir armnicos

IntroduccinParmetros caractersticos de un inversor:La seal de salida idealmente es senoidalDonde vn es la amplitud del armnico nDistorsin armnica total:

IntroduccinClasificacin de los inversoresAlimentacin en continua de entradaTensin (VSI-Voltage source inverter)Corriente (CSI-Current source inverter)Tensin alterna de salidaMonofsicosTrifsicosEstructura de la etapa de potenciaMedio puentePuente completoPush-pullForma de gobierno de la estructura de potenciaOnda cuadrada (SQW)Modulacin de ancho de pulso (PWM)Resonantes

IntroduccinClasificacin de los inversoresAlimentacin en continua de entradaTensin (VSI)Corriente (CSI)Tensin alterna de salidaMonofsicosTrifsicosEstructura de la etapa de potenciaMedio puentePuente completoPush-pullForma de gobierno de la estructura de potenciaOnda cuadradaModulacin de ancho de pulsoResonantes

ndiceLeccin: Inversores de onda cuadradaIntroduccinInversor en medio puenteInversor push-pullInversor en puente completoSin deslizamiento de faseCon deslizamiento de faseAnlisis del contenido armnicoControl de inversores de onda cuadradaConclusiones

Inversor en medio puenteInversor en medio puente: funcionamiento bsicoTpicamente se emplean seales de gobierno con ciclo de trabajo del 50% y complementarias en los dos interruptoresLa tensin de salida es una onda cuadrada de amplitud VE/2

Inversor en medio puenteInversor en medio puente: implementacin prcticaFuncionamiento en cuatro cuadrantes diodosFuente nica de CC divisor capacitivoAislamiento transformador

Inversor en medio puenteInversor en medio puente: formas de onda y esfuerzosCarga R-L

Inversor en medio puenteInversor en medio puente asimtricoComportamiento equivalente al medio puente monofsicoLa componente continua de la tensin de salida se elimina mediante el condensador serie C

Inversor en medio puenteInversor en medio puente: resumen de caractersticas1) Onda cuadrada de salida: alto contenido armnico2) Amplitud de salida no controlable3) Frecuencia de salida variable4) La tensin que soportan los interruptores es el doble que la amplitud de la seal de salida5) Las seales de gobierno de los interruptores no estn referidas al mismo punto: circuito de control complejo

Inversor push-pullInversor push-pull

Inversor push-pullInversor push-pull: funcionamiento bsico

Inversor push-pullInversor push-pull: resumen de caractersticas1) Onda cuadrada de salida2) Topologa con aislamiento3) Las seales de control de ambos transistores estn referidas al mismo punto: control sencillo4) La tensin que soportan los interruptores es el doble que la tensin de entrada VE 5) Cualquier asimetra en las seales de control o en el transformador puede dar lugar a la saturacin del ncleo

Inversor en puente completoInversor en puente completoCuatro interruptores: mayores posibilidades de controlInterruptores de la diagonal Q1-Q4 uS=+VE Interruptores de la parte inferior Q2-Q4 uS=0Interruptores de la diagonal Q2-Q3 uS=-VE Interruptores de la parte superior Q1-Q3 uS=0

Inversor en puente completoInversor en puente completo: funcionamientoControl sin deslizamiento de fasePermite manejar el doble de potencia que un medio puente para el mismo esfuerzo en los interruptores

Inversor en puente completoInversor en puente completoMtodo de anlisis alternativo: derivacin a partir del medio puenteSeales de control de cada rama desfasadas 180 entre siTensin de salida igual al doble de la de cada medio puente por separadoSe puede modificar la amplitud de salida modificando la fase relativa entre ambas ramas?

Inversor en puente completoInversor en puente completoComponente fundamentalControl con deslizamiento de faseSe puede ajustar la amplitud de salida mediante el ngulo

Inversor en puente completoInversor en puente completoControl con deslizamiento de fase

Inversor en puente completoInversor en puente completoControl con deslizamiento de faseSe puede ajustar la amplitud de salida uS mediante el ngulo La forma de onda obtenida es ms prxima a una onda senoidal:menor contenido armnico

Inversor en puente completo: resumen de caractersticas1) La tensin de salida puede tomar tres valores: VE, -VE y 02) Permite el control de la amplitud de salida3) Permite reducir el contenido armnico en la salida4) Los esfuerzos de tensin en los interruptores son iguales a la tensin mxima de salidaInversor en puente completo

Anlisis del contenido armnicoAnlisis del contenido armnicoMedio puente, push-pull y puente completo sin deslizamiento

Anlisis del contenido armnicoPuente completo con deslizamiento de faseAnlisis del contenido armnico

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaProblemtica del control de un medio puenteEs necesario incluir tiempos muertos para evitar cortocircuitos puntuales de rama debidos a los tiempos de conmutacin

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaProblemtica del control de un medio puenteCircuitos integrados especficos:SG3524LM3525...

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaProblemtica del control de un medio puenteLas seales de control no estn referidas al mismo punto: es necesario aislamientoOpciones:Transformador de impulsos para el transistor superiorFuente aislada + optoacopladorCircuitos integrados especficos para el control de un medio puente

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaControl de un medio puente: transformador de impulsosTransformador de impulsos

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaControl de un medio puente: optoacoplador + fuente aisladaEs necesario el empleo de una fuente aislada para el circuito de gobierno del transistor superior

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaControl de un medio puente: optoacoplador + fuente aisladaObtencin de la fuente aislada mediante la tcnica bootstrapCuando conmuta el transistor inferior CBOOT se carga desde la fuente de control a travs de DBOOT

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaControl de un medio puente: circuitos integrados especficosFamilia IR21xx: gobierno de un puente de MOSFET + bootstrapIR2110: High and low side driverAlimentacin auxiliar bootstrap

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaControl de un medio puente: mdulos especficosFamilia SKHIxx: gobierno de un puente de IGBT SKHI61: 6-pack driverSeales de control aisladas para una o varias ramas de IGBTsAcoplamiento aislado mediante optoacopladores o transformadorEntradas digitales compatibles CMOS o TTL

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaProblemtica del control de un inversor push-pullSeales de control referidas a un punto comnEs necesario introducir tiempos muertos en las seales de controlCualquier asimetra en el transformador o en las seales de control llevan el ncleo a saturacin

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaProblemtica del control de un inversor push-pullIdealmente:tON+ = tON-N1+ = N1- =

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaProblemtica del control de un inversor push-pullEn la prctica:

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaProblemtica del control de un inversor push-pullConclusiones del funcionamiento del push-pull:No es necesario aislamiento en las seales de controlEs preciso incluir tiempos muertos en las seales de gobiernoEl ncleo del transformador tiende a trabajar en saturacin en parte del periodo:Mayores prdidas en el material magntico e interruptores

Control de inversoresControl de inversores de onda cuadradaControl de un inversor en puente completoMisma problemtica que en un medio puente:Es necesario aislamiento en las seales de control Es preciso incluir tiempos muertos en las seales de gobierno de los transistores de una misma rama

ConclusionesConclusiones:ConversinCC/CA

InversoresMedio puentePuente completoPush-pullAlimentados en tensin monofsicosHay alguna forma de reducirel contenido armnico y facilitar el filtrado?

ConclusionesIntroduccin a los inversores modulados:Modificando la proporcin de tiempo en que estn encendidos los interruptores se puede modificar el valor medio de salida

ConclusionesIntroduccin a los inversores modulados:VE/2-VE/2Frecuencia de conmutacin de los interruptores mucho mayor que la de salida fcil filtrado

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