armonicos pwm inversores

INTRODUCCIÓN

TEMA 17. CONVERTIDORES CC/CA CON SALIDA
SINUSOIDAL
17.1 INTRODUCCIÓN
17.2 ESTUDIO DE UNA RAMA DE UN PUENTE INVERSOR
17.2.1 Modulación Senoidal PWM
17.2.1.1 Armónicos
17.2.2 Sobremodulación
17.2.2.1 Armónicos
17.2.3 Generación de Señales PWM con Microprocesadores
17.3 INVERSOR MEDIO PUENTE.
17.4 INVERSOR PUENTE COMPLETO.
17.4.1 Modulación Bipolar
17.4.2 Modulación Unipolar
17.4.3Comparación entre Modulación Bipolar y Unipolar
17.4.4 Efecto de Tiempos Muertos
17.5 PUENTE TRIFÁSICO
17.5.1 Generación de Señales PWM Trifásicas
17.5.2 Modulación “Space Vector”
17.5.3 PWM Modificado
17.5.3.1 Extensión del Indice de Modulación
17.5.3.2 Cancelación de Armónicos
17.5.4 Control de Corriente

Tema 17. Inversores II. 1 de 28

♦ Tema anterior: Inversores conmutando a bajas frecuencias:♦
♦
♦
♦

Formas de ondas cuadradas a frecuencia de red.
Generación de armónicos de baja frecuencia.
Alto coste de elementos reactivos para filtrado.
No es posible controlar la amplitud de las tensiones alternas
generadas (en trifásica).
♦ Normalmente empleados en potencias muy elevadas (Empleo de
convertidores multinivel).
♦ Este tema: Inversores conmutando a altas frecuencias:
♦ Formas de ondascuadradas de frecuencia mucho mayor que la de
la red.
♦ Generación de armónicos de alta frecuencia.
♦ Menor coste de elementos reactivos para filtrado.
♦ Control de la amplitud de las tensiones alternas generadas.
♦ Posibilidad de controlar las corrientes aplicadas a la carga.
♦ Empleados en potencias más bajas:
♦ Control de velocidad de motores AC.
♦ Fuentes de alimentación ininterrumpidas (UPS).
♦Conexión a red de sistemas de energías renovables.

Tema 17. Inversores II. 2 de 28

ESTUDIO DE UNA RAMA DE UN PUENTE
INVERSOR. Modulación Senoidal PWM
Vd

0

Vd

2

DA +

TA +

2

ESTUDIO DE UNA RAMA DE UN PUENTE
INVERSOR. Modulación Senoidal PWM

io

ts = 1 f
s

V$tri

A

D A − V AN

TA −

Vcont

N

− V$tri

Rama de un Puente Inversor

V$tri

ts = 1 f
s

+ Vd
2

V AO

Vcont
− Vd
2

− V$tri
+ Vd2

V AO

Formas de onda en una rama de un Puente Inversor
¾ fs=1/ts : Frecuencia de modulación (frecuencia de la onda triangular
que será constante).
¾ f1 : Frecuencia de la señal de control (puede ser variable).

− Vd
2

¾

Formas de onda en una rama de un Puente Inversor

1
si Vcontrol > Vtri ⇒ TA + (on) ⇒ V AO = + Vd
2
1
si Vcontrol < Vtri ⇒ TA − (on) ⇒ V AO = − Vd
2
Tema 17. Inversores II. 3de 28

¾

Vˆcont : Máximo de la señal de control.
Vˆtri : Máximo de la señal triangular (constante).
Vˆ

cont
¾ ma = ˆ : Índice de modulación (podría ser >1)
Vtri

¾

mf =

fs
: Relación de frecuencias.
f1
Tema 17. Inversores II. 4 de 28

ESTUDIO DE UNA RAMA DE UN PUENTE
INVERSOR. Modulación Senoidal PWM

ESTUDIO DE UNA RAMA DE UN PUENTE
INVERSOR. Armónicos

ma < 1 , La amplitud de la componentefundamental de V AO se puede obtener de:

Si

Si

ts
Vtri
ton
Va,cont
2Vˆtri

0

t

Si mf es grande, durante el tiempo ts la
señal de control no variará, y el valor
medio ciclo a ciclo irá coincidiendo con el
valor de la senoide Va,cont ya que por
semejanza de triángulos:

ton Vˆtri +Va,cont 2ton −ts Va,cont
=
⇒
=
ts
ts
2Vˆtri
Vˆtri

Vˆtri

Va

VAO =

VA0

Vd ⎛ ton ts − ton ⎞ Vd ⎛ 2ton − ts ⎞
⎟
⎟=⎜
⎜ −
2 ⎜⎝ ts
ts ⎟⎠ 2 ⎜⎝ ts ⎟⎠

0
t

V AO =
Si:

f1 =

ω1
2π

, será:

ˆ

(V AO )1 = Vcontrol
ˆ
Vtri

Va,cont Vd
⋅
2
Vˆtri

(si Vcontrol ≤ Vˆtri )

Vcontrol = Vˆcontrol ⋅ sen (ω 1 ⋅ t )
⋅ sen(ω 1 ⋅ t ) ⋅

es decir,

Vd
V
= ma ⋅ d ⋅ sen (ω 1 ⋅ t ) (ma ≤ 1)
2
2

(Vˆ ) = m
AO

(Vˆcontrol ≤ Vˆtri )

a

⎛V ⎞
⋅⎜ d ⎟
⎝ 2 ⎠

Los armónicos aparecen en forma de bandas laterales, alrededor de:

mf f1, 2 mf f1,3 mf f1 ...

ma ⇒
h⇓
1 (Fund.)

mf
mf±2
mf±4
2mf±1
2mf±3
2mf±5
3mf
3mf±2
3mf±4
3mf±6
4mf±1
4mf±3
4mf±5
4mf±7

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.2
1.242
0.016

0.4
1.15
0.061

0.6
1.006
0.131

0.8
0.818
0.220

0.190

0.326
0.024

0.370
0.071

0.335
0.044

0.123
0.139
0.012

0.083
0.203
0.047

0.163
0.012

0.157
0.070

0.008
0.132
0.034

0.314
0.139
0.013
0.171
0.176
0.104
0.016
0.105
0.115
0.084...