inversor

DESARROLLO DE UN INVERSOR MONOFÁSICO DIDÁCTICO
J. SANDOVAL, W. SALAMANCA, V. CARDOZO, J. DUARTE Y F. FERNÁNDEZ
Facultad Seccional Duitama. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Colombia.
En este trabajo se plantea el desarrollo de un inversor monofásico didáctico, que
puede ser utilizado en practicas de Electrónica de Potencia. Como interruptores se
escogieron IGBTs conectados enla configuración puente y manejados por un
microcontrolador. Como resultado se obtuvo un inversor monofásico de 150 W, con
una entrada de 30 VCC y una señal cuadrada de salida de 100 VRMS cuya frecuencia
se puede variar entre 50 y 120 Hz.

1.

Introducción

La generación de una señal alterna (CA) a partir de una fuente de corriente continua (CC) es uno de
los procesos de conversión depotencia eléctrica más empleados en la actualidad. Entre sus
aplicaciones cabe mencionar el control de motores de inducción, control de motores de imán
permanente, sistemas de iluminación de emergencia y autotrónica (Rodríguez et al., 2002; Yamamoto
et al., 2004; Radecker y Dawson, 2004; Naidu y Walkers, 2003). Otro campo de gran demanda para
los inversores es el de los sistemas de alimentaciónininterrumpidos que permiten la operación segura
de cargas críticas como los sistemas satelitales, equipo para control de tráfic o aéreo, nodos de Internet,
transacciones bancarias y equipos para soporte de la vida, entre otros (Alves et al., 2002; Lawrence et
al., 2003).
Dada su importancia, es indispensable que los estudiantes de tecnología e ingeniería en electricidad
y electrónica sefamiliaricen con los principios de funcionamiento de los inversores, al igual que con el
de los dispositivos electrónicos de potencia, y aprendan a utilizarlos en diversas situaciones (Idowou,
2004). Para ello, las prácticas de laboratorio se constituyen en actividades fundamentales que permiten
reforzar los conocimientos impartidos en teoría. En este punto los módulos de experimentación para larealización de practicas de laboratorio, se convierten en una herramienta importante en el proceso de
enseñanza - aprendizaje no solo porque fortalecen la comprensión acerca del comportamiento real de
los dispositivos de potencia, sino porque afianzan las destrezas y capacidades requeridas por el
estudiante y lo motivan al desarrollo de sus propios diseños (Williams et al., 2004).Desafortunadamente, el material didáctico disponible para electrónica de potencia es escaso,
costoso y normalmente se presenta a manera de cajas negras que limitan la creatividad y no le
permiten al estudiante apropiarse del conocimiento subyacente. Es por ello que en este trabajo se
plantea el desarrollo de un inversor monofásico didáctico de onda cuadrada, con potencia nominal de
150 W, que podrá serutilizado en las prácticas de laboratorio tanto en el área de electrónica de
potencia como en la de máquinas eléctricas.
En el diseño se aplicó el criterio de modularidad, lo cual permitió el desarrollo de bloques
estructurales que pueden emplearse de forma independiente o interconectarse para lograr el
funcionamiento del inversor. Como elementos de conmutación se escogieron los IGBTs,conectados
en la configuración puente, ya que estos dispositivos permiten un mejor rendimiento en la operación
del inversor, a la vez que su funcionamiento como interruptores puede ser fácilmente asimilado por los
estudiantes.
La técnica de control digital por microcontrolador fue implementada para manejar los transistores
de potencia, lo cual simplifica el proceso de diseño y abre la posibilidad deestudiar diversas
estrategias de control. Sin embargo, el estudiante podrá diseñar y utilizar sus propios circuitos de
control, lo cual le brinda una mayor flexibilidad a la hora de afianzar sus conocimientos.

Adicionalmente, el usuario puede tener acceso a los diferentes módulos del inversor, e incluso es
posible estudiar otras configuraciones como la de transformador de toma media.
Como...