inversor

Diseño Didáctico de Convertidores CD-CA
(a): Inversor Monofásico.
Gabriel Luna Mejía, Gregorio Moctezuma Jiménez, Abraham Mendoza Delgado y Daniel U.
Campos-Delgado, Member, IEEE.

Resumen— En este artículo se presenta un diseño didáctico de
un inversor monofásico unipolar con modulación senoidal de
ancho de pulso SPWM (convertidor CD-CA). El objetivo
principal de este convertidor es queel estudiante de ingeniería
pueda implementarlo y analizarlo con conocimientos básicos de
electrónica, tales como configuraciones de
amplificadores
operacionales, BJT’s, circuitos lógicos, generadores de funciones
y principios básicos de dispositivos semiconductores. El inversor
se construyó por bloques: generación de señales portadora y
moduladora, comparación PWM, generación de tiempomuerto,
etapa de acoplamiento y circuito de potencia. En el artículo se
detalla cada etapa y se presentan pruebas experimentales del
circuito implementado.
Índices—Electrónica de Potencia,
Instrumentación Electrónica.

L

Convertidor

CD-CA,

I. INTRODUCCIÓN

a electrónica de potencia ha evolucionado de manera
acelerada en los últimos 20 años. El desarrollo de
elementossemiconductores de potencia ha propiciado
que se puedan realizar conversiones de energía de manera
eficiente y a niveles altos de potencia. Todo esto ha ayudado a
satisfacer las necesidades crecientes de las aplicaciones
industriales. Por todo esto, la electrónica de potencia ya es una
materia básica en las carreras de licenciatura con enfoque en
la electrónica. Así, los diferentes métodos de conversiónde
energía CA-CD, CD-CD, CA-CA, CD-CA son analizados y
estudiados [1], [2]. Los inversores (convertidores CD-CA) son
circuitos de potencia que permiten la conversión de corriente
directa en corriente alterna. Idealmente un inversor debe tener
una fuente de alimentación de CD y proveer a su salida un
voltaje senoidal puro a la frecuencia y magnitud deseada.
Estos convertidores basan sufuncionamiento en la
conmutación sincronizada de interruptores unidireccionales
(BJT’s, MOSFET’s o IGBT’s). Las aplicaciones prácticas de
los inversores son muy variadas, entre ellas se tiene el control
de motores de inducción y las fuentes de potencia de respaldo
(UPS).

El desarrollo de este trabajo fue realizado gracias al apoyo brindado por
PROMEP (Proyecto para la Generación y Aplicacióndel Conocimiento).
Todos los autores se encuentran en la Facultad de Ciencias (UASLP), Av.
Salvador Nava s/n, Zona Universitaria, C.P. 78290, San Luis Potosí, S.L.P.,
México. Gabriel Luna Mejia (e-mail: gglunamejia@hotmail.com), Gregorio
Moctezuma (e-mail: g_moctezuma@hotmail.com), y Daniel U. Campos
Delgado (e-mail: ducd@fc.uaslp.mx).

Buscando proporcionar voltajes de salida que disminuyanel
contenido armónico, se han desarrollado diferentes estrategias
de conmutación en inversores monofásicos: modulación
uniforme de ancho de pulso (UPWM), modulación
trapezoidal, modulación por inyección de armónicas,
modulación senoidal de ancho de pulso (SPWM), etc. [1]. Sin
embargo, la técnica más utilizada es SPWM. En un inversor
monofásico se debe conmutar de manera adecuada 4interruptores controlables con el fin de generar una onda
senoidal a la salida de magnitud y frecuencia ajustables. El
patrón de conmutación se obtiene a partir de la comparación
de una señal triangular de frecuencia y amplitud fija
(portadora) con una señal senoidal de frecuencia y amplitud
variables (moduladora).
En el presente trabajo se describe el desarrollo de un inversor
monofásico unipolarSPWM, detallando cada una de las fases
de diseño y finalizando con la implementación experimental
del circuito de control y de potencia. El orden de los puntos a
tratar en este artículo se detallan a continuación. La Sección 2
introduce la etapa de diseño del circuito de generación
SPWM. La etapa de acoplamiento óptico se muestra en la
Sección 3. En la Sección 4, se describe la etapa de...