TECNICO

CAPÍTULO I
MODULACIONES DE ANCHO DE PULSO
1.1 INTRODUCCIÓN
Los convertidores de C.D. a C.A. se conocen como inversores. La función de un
inversor es cambiar un voltaje de entrada en C.D. a un voltaje simétrico de salida
en C.A., con la magnitud y frecuencia deseadas. Tanto el voltaje de salida como
la frecuencia pueden ser fijos o variables. Si se modifica el voltaje de entrada de
C.D. yla ganancia del inversor se mantiene constante, es posible obtener un
voltaje variable de salida. Por otra parte, si el voltaje de entrada en C.D. es fijo y
no es controlable, se puede obtener un voltaje de salida variable si se varía
la
ganancia del inversor; esto por lo general se hace controlando la modulación del
ancho de pulso (PWM) dentro del inversor.

La ganancia del inversor sepuede

definir como la relación entre el voltaje de salida en C.A. y el voltaje de entrada en
C.D.

En los inversores ideales, las formas de onda del voltaje de salida deberían ser
senoidales. Sin embargo, en los inversores reales no son senoidales y contienen
ciertas armónicas.

Para aplicaciones de mediana y baja potencia, se pueden

aceptar los voltajes de onda cuadrada o casi cuadrada;para aplicaciones de alta
potencia, son necesarias las formas de onda senoidales de baja distorsión. Dada
la

disponibilidad

de

los

dispositivos

semiconductores

de

potencia

de

alta

velocidad, es posible minimizar o reducir significativamente el contenido armónico
del voltaje de salida mediante las técnicas de conmutación.

El uso de los inversores es muy común enaplicaciones industriales tales (como la
propulsión de motores de C.A. de velocidad variable, la calefacción por inducción,
las fuentes de respaldo y las de poder, alimentaciones ininterrumpibles de
potencia). La entrada puede ser una batería, una celda de combustible, una celda
solar u otra fuente de C.D.

Las salidas monofásicas típicas son (1) 120 V a 60

Hz, (2) 220 V a 50 Hz y (3) 114V a 400 Hz.

1

Los inversores se pueden clasificar básicamente en dos tipos: (1) inversores
monofásicos y (2) inversores trifásicos.

Cada tipo puede utilizar dispositivos con

activación y desactivación controlada (es decir BJT, MOSFET, IGBT, MCT, SIT,
GTO) o tiristores de conmutación forzada, según la aplicación.

Estos inversores

utilizan por lo general señales de control PWM,para producir un voltaje de salida
en CA. Un inversor se llama inversor alimentado por voltaje (VFI) si el voltaje de
entrada se conserva constante; inversor alimentado por corriente (CFI) si la
corriente de entrada se conserva constante; e inversor enlazado en C.D. variable
si el voltaje de entrada es controlable.

1.2 MODULACIÓN DE UN SOLO ANCHO DE PULSO
En el control por modulación deun solo ancho de pulso, existe un solo pulso por
cada medio ciclo, el ancho del pulso se hace variar, a fin de controlar el voltaje de
salida del inversor.

La figura 1-1 muestra la generación de las señales de

excitación y el voltaje de salida para los inversores monofásicos en puente
completo.

Figura 1-1 Modulación de un solo ancho de pulso.

Las señales de excitación se generancomparando una señal rectangular de
referencia de amplitud, A r, con una onda portadora triangular de amplitud, A c. La
frecuencia de la señal de referencia determina la frecuencia fundamental del
2

voltaje de salida.

Si se varía A

r

desde 0 hasta A c, el ancho de pulso, , puede

modificarse desde 0 hasta 180º. La relación de A

r

con A

c

es la variable de control

y sedefina como el índice de modulación de la amplitud, o simplemente índice de
modulación.
Ar

M

(1-1)

Ac

El voltaje rms de salida se puede determinar a partir de

⎡ 2
⎢
⎣2

V0

(
(

)/2
)/2

V

2
s

⎤
d(wt) ⎥
⎦

1/ 2

Vs

(1-2)

Aplicando la serie de Fourier al voltaje de salida nos da

x

v
0

(

t)
n
.1

3 5..
....

4V s
n

sen

n
2...