Inversor monof sico multinivel en cascada
Páginas: 31 (7730 palabras)
Publicado: 18 de junio de 2015
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Facultad de Ciencias de la Electrónica
Diseño y simulación de un inversor monofásico multinivel en cascada.
Informe Técnico
Presentado por:
Omar Cedillo Vargas
Puebla, Puebla a 22 de Noviembre del 2011
Resumen
El trabajo a desarrollarse en este tópico consiste en el diseño de un inversor monofásico para la adecuación de laenergía proporcionada por una sistema de carga, en este caso se utilizara una batería de auto, dicho sistema es alimentado con la energía producida por el movimiento de un motor Stirling.
La investigación será desarrollada en 4 niveles. El primero da una perspectiva sobre la posición de México ante la transición energética mundial. El segundo presenta una descripción de las principales tecnologíasutilizadas en el desarrollo de inversores monofásicos. En el tercero se muestra el procedimiento para el diseño de un inversor multinivel en cascada. El cuarto muestra los resultados obtenidos con el prototipo propuesto.
Tabla de contenido
Resumen 2
Capítulo I 5
Objetivo general 5
Objetivos específicos 5
Justificación 6
Capitulo II 7
Marco Teórico 7
Estructura de los sistemas electrónicos depotencia 7
Inversores 8
Inversores en medio puente 9
Inversores en puente completo 11
Parámetros de rendimiento 13
Control de voltaje en inversores monofásicos 14
Inversores Multinivel 19
Inversor multinivel con diodo fijador 19
Inversor multinivel con capacitores volantes 21
Inversores multinivel en cascada 25
Síntesis sobre el asunto de estudio 27
Capítulo III 28
Diseño 28
Análisis del inversormultinivel en cascada con puente H de tres niveles 30
Análisis de Fourier de la tensión de salida. 33
Resolución de sistema de ecuaciones no lineales para la reducción de armónicas 36
Diseño de la etapa de potencia 38
Diseño de la etapa de control 43
Acoplamiento entre la etapa de control y de potencia 45
Capítulo IV 46
Simulación 46
Circuito de control 46
Conclusiones parciales 51
Referencias 52Anexos 53
No. 1 53
No. 2 54
No. 3 55
Capítulo I
Objetivo general
Obtener el diseño de un inversor monofásico de 12 Vcd a 120 Vac a una frecuencia de 60 Hz con potencia de 500 W para un sistema de energía alternativa basado en el motor stirling.
Objetivos específicos
Calcular los angulos de conducción de cada transistor para reducir la magnitud de las primeras armónicas del sistema.
Diseñarun control óptimo PWM para la activación de los transistores .
Obtener la simulación del diseño.
Justificación
En México los hidrocarburos representan el 90% de la producción total necesaria de energía primaria. Las energías alternativas son apenas el 7.7% de la producción, dentro de ellas la energía eólica es la que presenta una mayor participación en el suministro energético del país.De ahí la importancia en apoyar al país en el desarrollo energético, construyendo un sistema capaz de aprovechar la energía solar para convertirla en energía eléctrica, dicho sistema es el motor Stirling.
Debido a que el movimiento de este tipo de sistema produce un voltaje en cd y que el voltaje de trabajo de todos los equipos de uso común es ca, es necesario implementar un circuito inversor devoltaje, que tiene la función de modificar un voltaje de entrada de cd a un voltaje simétrico de salida de ca, con la magnitud y frecuencia deseadas.
Analizando las topologías existentes en el diseño de este tipo de circuitos, se ha optado por utilizar la configuración multinivel en cascada, esto se debe a que esta topología presenta grandes ventajas, tales como:
Misma complejidad en tanto seaumenten el número de niveles del inversor.
El contenido de armónicas es suficientemente bajo como para no necesitar filtros.
Capitulo II
Marco Teórico
En la actualidad, la industria presenta dos necesidades fundamentales que deben ser atendidas por la ingeniería electrónica. Por una parte se requiere disponer de sistemas electrónicos que permitan realizar la conversión entre formas en las que se...
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Facultad de Ciencias de la Electrónica
Diseño y simulación de un inversor monofásico multinivel en cascada.
Informe Técnico
Presentado por:
Omar Cedillo Vargas
Puebla, Puebla a 22 de Noviembre del 2011
Resumen
El trabajo a desarrollarse en este tópico consiste en el diseño de un inversor monofásico para la adecuación de laenergía proporcionada por una sistema de carga, en este caso se utilizara una batería de auto, dicho sistema es alimentado con la energía producida por el movimiento de un motor Stirling.
La investigación será desarrollada en 4 niveles. El primero da una perspectiva sobre la posición de México ante la transición energética mundial. El segundo presenta una descripción de las principales tecnologíasutilizadas en el desarrollo de inversores monofásicos. En el tercero se muestra el procedimiento para el diseño de un inversor multinivel en cascada. El cuarto muestra los resultados obtenidos con el prototipo propuesto.
Tabla de contenido
Resumen 2
Capítulo I 5
Objetivo general 5
Objetivos específicos 5
Justificación 6
Capitulo II 7
Marco Teórico 7
Estructura de los sistemas electrónicos depotencia 7
Inversores 8
Inversores en medio puente 9
Inversores en puente completo 11
Parámetros de rendimiento 13
Control de voltaje en inversores monofásicos 14
Inversores Multinivel 19
Inversor multinivel con diodo fijador 19
Inversor multinivel con capacitores volantes 21
Inversores multinivel en cascada 25
Síntesis sobre el asunto de estudio 27
Capítulo III 28
Diseño 28
Análisis del inversormultinivel en cascada con puente H de tres niveles 30
Análisis de Fourier de la tensión de salida. 33
Resolución de sistema de ecuaciones no lineales para la reducción de armónicas 36
Diseño de la etapa de potencia 38
Diseño de la etapa de control 43
Acoplamiento entre la etapa de control y de potencia 45
Capítulo IV 46
Simulación 46
Circuito de control 46
Conclusiones parciales 51
Referencias 52Anexos 53
No. 1 53
No. 2 54
No. 3 55
Capítulo I
Objetivo general
Obtener el diseño de un inversor monofásico de 12 Vcd a 120 Vac a una frecuencia de 60 Hz con potencia de 500 W para un sistema de energía alternativa basado en el motor stirling.
Objetivos específicos
Calcular los angulos de conducción de cada transistor para reducir la magnitud de las primeras armónicas del sistema.
Diseñarun control óptimo PWM para la activación de los transistores .
Obtener la simulación del diseño.
Justificación
En México los hidrocarburos representan el 90% de la producción total necesaria de energía primaria. Las energías alternativas son apenas el 7.7% de la producción, dentro de ellas la energía eólica es la que presenta una mayor participación en el suministro energético del país.De ahí la importancia en apoyar al país en el desarrollo energético, construyendo un sistema capaz de aprovechar la energía solar para convertirla en energía eléctrica, dicho sistema es el motor Stirling.
Debido a que el movimiento de este tipo de sistema produce un voltaje en cd y que el voltaje de trabajo de todos los equipos de uso común es ca, es necesario implementar un circuito inversor devoltaje, que tiene la función de modificar un voltaje de entrada de cd a un voltaje simétrico de salida de ca, con la magnitud y frecuencia deseadas.
Analizando las topologías existentes en el diseño de este tipo de circuitos, se ha optado por utilizar la configuración multinivel en cascada, esto se debe a que esta topología presenta grandes ventajas, tales como:
Misma complejidad en tanto seaumenten el número de niveles del inversor.
El contenido de armónicas es suficientemente bajo como para no necesitar filtros.
Capitulo II
Marco Teórico
En la actualidad, la industria presenta dos necesidades fundamentales que deben ser atendidas por la ingeniería electrónica. Por una parte se requiere disponer de sistemas electrónicos que permitan realizar la conversión entre formas en las que se...
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