Metodo cientifico

Control de Potencia Monofásica por SPWM
Aplicaciones en: Control de Potencia y la Industria

Jacobi Diego - Pfarher Iván
diego@jacobi.com.ar - ipfarher@gmail.com

Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Paraná
Argentina – Entre Ríos - Paraná
keywords: spwm, control, potencia, monofásica, distorsión, mosfet, cruce por cero, fuente flotante.

Resumen Esta aplicación enelectrónica de potencia se basa en el control de potencia de la onda senoidal monofásica, por medio de la técnica SPWM, de forma tal que el ancho de pulso de la modulación PWM este ralacionado con la función senoidal. Esta técnica hace que la distorsión armónica se desplace a mayor frecuencia y por consiguiente los filtros se verán simplificados.

Introducción Cuando surge la necesidad de variar unatensión alterna, con el objetivo de entregar mayor o menor potencia en una carga particular, es donde aparecen los controles de potencia monofásicos, con los cuales se logra recortar partes de la onda senoidal, variando la potencia entregada a la carga. Las técnicas convencionales empleadas, son por control de fase, estas generan armónicas cercanas a la armónica fundamental, lo cual hace que losfiltros utilizados para eliminarlas sean complejos y poco económicos. Es por esto, que aparecen técnicas como la que se utiliza en este proyecto para que las primeras armonicas se vean desplazadas a frecuencias mas altas, lo cual hace que los filtros empleados para la eliminacion de las armonicas contaminanes sean de diseño mas simple.

SPWM El funcionamiento básico de la modulación por ancho depulso es simple, una serie de pulsos cuyo ancho es controlado por la variable de control. Es decir, que si la variable de control se mantiene constante o varía muy poco, entonces el ancho de los pulsos se mantendrá constante o variará muy poco respectivamente. Si hacemos que el ancho de pulso no varíe linealmente con la variable de control, de modo que el ancho de los pulsos puede ser diferentes unosde otros, entonces sería posible seleccionar el ancho de los pulsos de forma que ciertas armónicas sean eliminadas. Existen distintos métodos para variar el ancho de los pulsos. El más común y el que incentiva esta ponencia es la modulación senoidal del ancho de pulso (SPWM).

En el control PWM senoidal se generan los anchos de pulso al comparar un voltaje de referencia triangular de amplitudAr y y de frecuencia fr con otro voltaje semisenoidal portador de amplitud variable Ac y de frecuencia 2 fs. El voltaje semisenoidal de referencia está en fase con el voltaje de fase de entrada pero tiene 2 veces su frecuencia. La amplitud del voltaje semisenoidal de referencia controla el indice de modulacion M que varia entre 0 y 1, es decir, 0 a 100 %. El índice de modulacion se define como: M =Amplitud de semisenoidal de referencia / Amplitud de triangular de referencia En una modulación SPWM, el factor de desplazamiento es la unidad y el factor de potencia se mejora en gran medida respecto del PWM normal. Las armónicas de menor orden se eliminan o se reducen. Por ejemplo, con 4 pulsos por medio ciclo, la armónica de orden mas bajo es la quinta y con seis pulsos por medio ciclo, laarmónica de orden mas bajo es la séptima. En esta implementación hacemos 39 pulsos por medio ciclo lo que nos da una armónica de menor orden de 4KHz aproximadamente

hablando de una frecuencia de linea de 50 Hz, deberemos generar un senoide puro de 50 Hz sin obtenerlo de la misma linea. Esto es debido a que la tensión de linea se puede encontrar con mucha distorsión armónica y generaría errores enla presición del SPWM los cuales serían aumentados por el efecto de aliasing en el ADC. Implementación Existen varios métodos posibles para la implementación de SPWM. El desarrollador podría pensar que sería mas sencillo y eficiente utilizar amplificadores operacionales comparando entre la señal senoidal de referencia y la triangular. Pero, si bien este tipo de implementación es perfectamente...