Inversor

Scientia et Technica Año XVI, No 45, Agosto de 2010. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701

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SIMULACIÓN DE UN INVERSOR TRIFÁSICO MULTINIVEL CON FIJACIÓN POR DIODOS USANDO SIMULINK DE MATLAB®

Simulation of an Multilevel Three Phase Neutral Point Clamped Inverter Using Simulink - Matlab

RESUMEN En este trabajo se presenta la simulación de un inversor trifásico multinivelcon fijación por diodos, utilizando como ambiente de simulación la plataforma Simulink de Matlab®. Se analiza su desempeño conectado a diferentes tipos de carga, a través de la forma de onda de la tensión y la corriente de la carga y también del contenido armónico y se compara con la respuesta de un inversor convencional de dos niveles simulado de igual forma en Simulink de Matlab®. PALABRASCLAVES: Inversor, contenido armónico, multinivel, modulación. ABSTRACT This paper shows the simulation of an multilevel converter diode clamped, using Simulink de Matlab® as simulation enviroment. Its performance is analyzed when it is connected to different loads, through the wave form of voltage, current and harmonic distortion. These results are compared with the outputs of an conventional two levelconverter also simulated in Simulink Matlab®. KEYWORDS: Converter, harmonic distortion , multilevel, modulation. 1. INTRODUCCIÓN En 1980 Nabae, Takahashi y Akagi presentaron su trabajo acerca de convertidores multinivel que supone el punto de partida de la investigación en esta área, convirtiéndose con el tiempo en una opción competitiva para la conversión de energía en el rango de media y altapotencia [2]. El desarrollo de la tecnología multinivel se ha visto marcado por dos factores, el progreso de la tecnología de materiales semiconductores (IGBT, MOSFET) en los últimos años y la evidente evolución de los procesadores digitales de señal como microprocesadores, DSP’s y FPGA’s. Estos factores han ido consolidando a los inversores multinivel como una buena opción desde el punto de vistatécnico y económico, la cual exhibe un gran potencial en aplicaciones como conexión a la red de fuentes de energía renovables y circuitos de compensación. La forma más general de entender el funcionamiento de un inversor multinivel es considerarlo como un sintetizador de tensión; la tensión alterna de salida de valor elevado se sintetiza a partir de diferentes niveles de tensión continua que seencuentran disponibles en la entrada y se modifican a través de las ramas de conmutación, de valor más pequeño. Esto brinda una serie de ventajas, como: • Permiten aumentar varias veces la tensión de trabajo del convertidor empleando los mismos interruptores que en un convertidor

Alfonso Alzate Gómez Ingeniero Electricista, M. Sc. Profesor Titular Universidad Tecnológica de Pereiraalalzate@utp.edu.co Luz Adriana Trejos G Ingeniero Electricista, MsC Adri_trejos@hotmail.com Grupo de Investigación Electrónica de Potencia, U.T.P.

convencional. Cada interruptor debe bloquear únicamente la tensión correspondiente a un nivel de tensión continua, evitando el inconveniente del equilibrado estático y dinámico inherente a la asociación serie de dispositivos electrónicos [3, 4]. • Generantensiones de salida con menor distorsión armónica y pocas variaciones de tensión. Como consecuencia se obtiene una reducción del tamaño, peso y costo de los filtros. Conducen corrientes con poca distorsión. La forma de onda de la tensión de salida presenta un escalonado multinivel que limita los transitorios de tensión [5].

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A pesar de la funcionalidad de los inversores multinivel, estos tambiénpresentan limitaciones e inconvenientes como: • Se emplea un número de interruptores elevado, por tanto la complejidad del control se incrementa significativamente. Pueden existir problemas de desequilibrios en las tensiones de los condensadores lo que podría afectar la acción del convertidor ya que un requisito indispensable es que dichas

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Fecha de Recepción: 17 de junio de 2010 Fecha...