CONVERTIDORES

MODULACION
Consiste en manipular una forma de onda periódica para
transportar un mensaje o controlar el nivel de potencia
entregado a una carga. Los tres parámetros clave de una
onda son su amplitud, fase y frecuencia; todos los cuales
pueden ser modificados en una señal de baja frecuencia que
actúa como referencia para luego verse reflejados a la salida
del sistema convertidor. En otraspalabras, la modulación
pretende adaptar la onda de referencia que se quiere
transmitir a una forma más manejable para la circuitería
electrónica, utilizando señales de acción de control de
estado ON/ OFF.

Las técnicas de modulación que se utilizan en las estructuras
multinivel pueden clasificarse en cuatro categorías principales:
 Técnica multipasos, escalera o conmutaciones a frecuencia
fundamental
Técnica PWM vectorial, (SVPWM, por sus siglas en inglés)
 Técnica PWM senoidal basadas en portadoras, (SPWM, por sus
siglas en inglés)
 Técnica PWM programado, (SHEPWM o PWPWM, por sus siglas
en inglés)
La técnica de modulación empleada puede utilizarse para
optimizar alguna característica en especial que sea de interés para
la aplicación en curso, tales como:
• La frecuencia de conmutaciónresultante
• La complejidad de implementación
• El espectro armónico de la forma de onda de salida
• El uso de estados redundantes de conmutación del inversor

TÉCNICA DE FRECUENCIA FUNDAMENTAL
Esta técnica, es muy conveniente para inversores multinivel,
ya que empleándola es posible obtener una salida de tensión
con baja distorsión armónica (THD, por sus siglas en inglés)
sin utilizar filtro desalida. Debido a que, los dispositivos
semiconductores sólo conmutan una vez por ciclo se tienen
bajas pérdidas por conmutación en los dispositivos
semiconductores, lo que permite tener un nivel bajo de
interferencia electromagnética (EMI, por sus siglas en
inglés).

La siguiente grafica muestra la forma de onda típica de salida para un
inversor multinivel de 9 niveles al cual se le aplica estatécnica de
modulación.
Los coeficientes para la tensión de salida de la figura se calculan como
la suma de los coeficientes de cada forma de onda rectangular:

Donde:
n = 1, 3, 5, 7........
s = número de fuentes de cd, o número de inversores en
cascada.

Existen tres formas o variantes para conseguir la eliminación de los
armónicos de orden más bajo:
1) Se optimizan los ángulos αi y se mantiene lasamplitudes de tensión
de cada nivel constantes e iguales.
2) Se optimiza la altura de los escalones de tensión para controlar la
salida manteniéndose constantes los ángulos αi a sus valores óptimos.
3) Optimizándose ambos, tanto el valor de tensión de los escalones como
sus ángulos de disparo αi .
OPTIMIZACIÓN DE LOS ÁNGULOS DE DISPARO
En esta opción, todas las fuentes de cd son del mismo valor,así:
Vcd1 = Vcd2 = Vcd3 = Vcd4 = Vcd
En su aplicación se calculan los ángulos de conmutación para reducir la
contaminación armónica y permitir eliminar los armónicos de orden más
bajo. Esta opción es una modulación PWM con VCD constante en donde
la tensión de salida fundamental H(1)= h1, es controlada por los ángulos
de disparo.

Debido a la simetría de la forma de onda, en la tensión de salidasólo
existen armónicos de orden impar. Si se considera un sistema trifásico,
entonces en la tensión de línea a línea además no existen los armónicos
múltiplos de tres. La tabla ilustra este punto en función del número de
fuentes de cd s.
La ecuación permite obtener el sistema de ecuaciones para calcular los
ángulos de conmutación.

A partir de la cual se definen las siguientes ecuaciones:
La ecuaciónno lineal para la componente fundamental, con un índice de
modulación M, es igual a:

OPTIMIZACIÓN DE LA ALTURA DE LOS ESCALONES
Esta técnica requiere la regulación de los niveles de tensión además de
establecer los ángulos de disparo, por tanto no solo el ancho del pulso
puede optimizarse sino que también la altura.
Vcd1 = Vc ; Vcd2 = Vc + ∆vc1; Vcd3 = Vc + ∆vc2
Donde ∆vci representa la...