Electronica De Potencia

Capítulo 8.2

 Cuando se requiere reducir la distorsión armónica de la tensión de salida de un inversor de frecuencia fija o poco variable, se dispone un filtro a la salida que permite el paso de la onda fundamental y se lo impide a los armónicos.
 Casi todos los filtros empleados para este propósito tienen configuración en L y en la figura se presenta el esquema generalizado.
Zs Von ZpVoFn
C A R G A

Z Ln

Filtro

 La rama serie debe tener una baja impedancia a la frecuencia del fundamental para que no halla pérdidas de tensión y una alta impedancia a la frecuencia de los armónicos que se quieren eliminar.
 La rama paralelo debe comportarse de forma opuesta para no cargar al inversor con una intensidad de frecuencia igual a la del fundamental y para cortocircuitarse ala frecuencia de los demás armónicos.

Se llama atenuación del filtro para una determinada frecuencia, a la relación entre la tensión de salida y la de entrada a dicha frecuencia. Llamando Zsn y Zpn a la impedancia de las ramas serie y paralelo. Para el armónico de orden “n” y para funcionamiento en vacío se tiene:

Z pn VoFn atenuación   Von Z sn  Z pn
Zsn y Zpn dependen de la frecuenciaconsiderada y por tanto, al igual que la atenuación, suele ser mayor para frecuencias más elevadas debido al comportamiento inductivo de Zsn y capacitivo de Zpn .

En caso de tener una cierta carga de impedancia ZLn, la atenuación mejora porque la impedancia paralelo Z’pn a considerar sería el equivalente de Zpn y ZLn:

Z  pn
siempre menor que Zpn.

Z pn  Z Ln Z pn  Z Ln

 Sepresentan algunos de los filtros en L más utilizados.  Los que tienen en la rama serie una sola bobina tienen el inconveniente de que se pierde en ella tensión de la frecuencia fundamental.  Los que tienen en la rama paralelo un condensador sólo tienen el inconveniente de que se deriva por él una parte de la intensidad de la frecuencia fundamental.

LS

LS

CS

CP

CP

LC SimpleResonante Serie

LS

LS

CS

Lp

CP

Lp

CP

Resonante Paralelo

Resonante Serie-Paralelo

 Ambos inconvenientes se pueden eliminar en los inversores de frecuencia fija utilizando ramas resonantes sincronizadas con la frecuencia fundamental de forma que a dicha frecuencia:

1  LS 
con lo que:

1 1  C S

1  L p 

1 1  C p

   j 1   j1 L p   1  1C p   Z p1  Z s1  j1LS  j 0   1CS  j 1   j 1 L p      1C p  y por tanto, la caída de tensión en la rama serie es nula y el consumo de intensidad en la paralela también lo es.

 Para diseñar un filtro de tensión a la salida de un inversor y para el caso genérico de que RL sea mucho mayor que R hacemos las siguientes consideraciones: La ganancia G~1. L R La pulsación de esquinan toma el valor: C

n 

1 LC

RL

Para el factor de amortiguamiento  tomamos:

R C  2 L

La definición de estos parámetros también puede hacerse teniendo en cuenta lo siguiente:
 RL/R suele ser mayor que diez.  R suele tener un valor pequeño, el suficiente para que 0.4    0.7.  Cuando RL disminuye ocurre que:

G disminuye (se atenúa el armónico principal). n aumenta(disminuye la atenuación de los armónicos de alta frecuencia no deseados).  aumenta (el sistema se hace más amortiguado, más estable, pero atenúa la magnitud del armónico principal). La frecuencia de esquina viene determinada por n = 1/T, f = n/2.

Diseña un filtro LC pasabajo para un inversor en puente monofásico con control PWM senoidal con once pulsos por semiperíodo para que laamplitud del componente armónico de orden once no exceda del 4% siendo el coeficiente de Fourier de éste armónico b11 = 0.601. La tensión de salida es Vo = 240 V, la frecuencia f = 50 Hz y la intensidad de salida Io = 16 A siendo la carga resistiva.
Solución: El filtro LC se muestra en la figura y su ecuación de definición viene dada por:

Solución: El filtro LC se muestra en la figura y su...