Circuitos inversores Luis Santoyo
- 1. República Bolivariana de Venezuela Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Circuitos Inversores Autor: Luis Santoyo C.I:16.480.393 Ing. Electrónica Barcelona Agosto de 2020
- 2. • Los inversores se ubican en la electrónica de potencia en el campo de la conversión energética, en concreto en la conversión continua – alterna (CC-CA). Vista general de una planta fotovoltaica, con varios inversores colocados sobre la estructura portante de los paneles, en la parte posterior de cada fila
- 3. • En este tipo de equipos, de mediana / alta potencia, la tendencia es disminuir los costes y aumentar la eficiencia, (frente a la tendencia en la línea de baja potencia, en la cual se prima la miniaturización), objetivo que pasa por la optimización de los dispositivos semiconductores empleados; por otro lado, el auge experimentado en el campo de la electrónica digital, ha permitido que los procesadores estén al alcance de los diseñadores a muy bajo coste y con potentes herramientas de depuración y desarrollo. De esta manera, se pueden plantear estrategias de control complejas sin aumento apreciable en los costes finales del equipo. La evolución que han experimentado los semiconductores la popularización de este tipo de convertidores y de su evolución. en términos de frecuencia de conmutación, pérdidas en conducción y facilidad de gobierno ha contribuido en gran medida a
- 4. • Un inversor es un dispositivo electrónico que convierte un determinado voltaje de entrada de Corriente Continua en otro voltaje de salida de Corriente Alterna. Es decir, recibe corriente continua de un determinado voltaje y proporciona corriente alterna generalmente de un voltaje diferente al de entrada, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. Los inversores también se utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc, en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas.
- 5. ¿Para qué se utilizan? • Existen inversores con diferente capacidad de salida siendo esta capacidad medida en la cantidad total de vatios que pueden suministrar. La capacidad de un inversor de voltaje debería ser escogida sumando el total de vatios requeridos por cada uno de los aparatos que se le van a conectar más un 50% más para que pueda soportar posibles picos de consumo ¿QUÉ CAPACIDAD TIENEN? • El principal uso de los inversores es para hacer transformar la energía eléctrica continua disponible en corriente alterna que pueda ser utilizada para la mayoría de aparatos eléctricos.
- 6. Es cambiar un voltaje de entrada en corriente directa CD a un voltaje simétrico de salida en corriente alterna CA. Si se modifica el voltaje de entrada de CD y la ganancia del inversor se mantiene constante, es posible obtener un voltaje variable de salida. Por otra parte, si el voltaje de entrada en CD es fijo y por lo tanto no es controlable, se puede obtener un voltaje de salida variable sí se varía la ganancia del inversor. Con magnitud y frecuencia deseadas Esto por lo general se hace utilizando algún tipo de modulación, como es la modulación por ancho de pulso PWM que permite controlar tanto la ganancia como la frecuencia del inversor. La ganancia del inversor se puede definir como la relación entre el voltaje de salida CA y el voltaje de entrada CD. Y la frecuencia de salida pueden ser variables o fijos
- 7. consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda rectangular. Esta onda rectangular alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más una onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. La forma de onda de salida del voltaje de un inversor ideal debería ser sinusoidal. Una buena técnica para lograr esto es utilizar la técnica de PWM logrando que la componente principal senoidal sea mucho más grande que las armónicas superiores.
- 8. Clasificación de los inversores
- 9. Señal de entrada Alimentados en tensión Alimentados en corriente Señal de salida Monofásicos Trifásicos En función de la característica de la señal
- 10. En función de las características de la señal de entrada los inversores se clasifican en: • Alimentados en tensión o alimentados en corriente. Si la fuente de entrada tiene un comportamiento aproximadamente equivalente al de una fuente de tensión ideal se dice que el inversor está alimentado en tensión. Si la fuente de entrada se puede aproximar mediante una fuente de corriente se dice que el inversor está alimentado en corriente. Las características eléctricas y la configuración de la etapa de potencia varían notablemente entre estos dos tipos de inversores. • Otra clasificación de los inversores puede hacerse en función del número de fases de la señal de salida, de este modo cabe distinguir entre: inversores monofásicos e inversores trifásicos.
- 11. Configuración de la etapa de potencia Medio puente Push - pull Puente completo
- 12. Las características de un inversor en medio puente se pueden resumir en los siguientes puntos: • Proporcionan una onda cuadrada. La señal de salida de un inversor en medio puente no modulado es una onda cuadrada, por lo que el contenido armónico es muy elevado y el filtrado es complejo. • La amplitud de salida no es controlable. En un medio puente se obtiene una onda cuadrada cuya amplitud es igual a la tensión de alimentación. El único procedimiento para variar la amplitud de salida es mediante un convertidor previo que permita modificar la tensión de entrada al inversor. • Frecuencia de salida variable. En un inversor en medio puente no modulado la frecuencia de salida es igual a la de conmutación de los interruptores. • La tensión que soportan los interruptores es el doble de la amplitud de la señal cuadrada de salida. • Los terminales de referencia para el gobierno de los interruptores no están referidos a un mismo punto.
- 13. Las características de un inversor en push-pull se pueden resumir en los siguientes puntos: Proporcionan una onda cuadrada. Al igual que en el medio puente, la señal de salida de un inversor push-pull es una onda cuadrada, por lo que el contenido armónico es muy elevado. • La amplitud de salida no es controlable. La tensión de salida es proporcional a la tensión de alimentación por lo que para el control de la amplitud es necesario un convertidor previo. • Frecuencia de salida variable. • La tensión máxima que soportan los interruptores es el doble de la tensión de alimentación. Las señales de control de ambos interruptores están referidas a un mismo punto. Esta característica simplifica la implementación del circuito de control como se verá posteriormente en esta lección.
- 14. Las características de un inversor en puente completo se pueden resumir en los siguientes puntos: • La tensión de salida puede tomar tres valores distintos: +VE, -VE y 0. Esta característica incrementa las posibilidades de control en comparación con las topologías descritas anteriormente. • Permite el control de la amplitud de salida. Modificando el ángulo de deslizamiento se puede ajustar la amplitud del armónico fundamental de la salida y controlar de este modo la potencia de salida. • Permite reducir el contenido armónico en la salida. El empleo de intervalos con tensión de salida nula permite obtener formas de onda más próximas a una senoide.
- 15. Técnica de control Inversores no modulares o de onda cuadrada Inversores modulares
- 16. los inversores se puede realizar en función del tipo de control. • En los inversores de onda cuadrada (o inversores no modulados) la frecuencia de la señal de salida es la misma que la de conmutación de los dispositivos semiconductores del circuito. En los inversores modulados la frecuencia de conmutación es mayor que la de salida y el intervalo de conducción de los dispositivos semiconductores se hace variar para reducir el contenido armónico y facilitar el filtrado.