INVERSORES DC AC. Reconocer los inversores dc ac mediante investigación para conocer sus formas de ondas.

Transcripción

1 INVERSORES DC AC RESUMEN: Los inversores transforman la corriente continua en corriente alterna mediante el switcheo de transistores, esto se aplica en el control de la magnitud y la frecuencia de la señal de salida. Los inversores controlados son de dos tipos: los VSI como son los inversores PWM, los inversores de onda cuadrada, inversores trifásicos y los CSI o inversores fuente de corriente. Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de transistores o dispositivos similares, como los IGBT's. ABSTRACT: The inverters convert the direct current into alternating current by switching transistors, this applies to control the magnitude and frequency of the output signal. Controlled investors are twofold: the VSI as investors PWM square wave inverters, three phase inverters and CSI or current source inverters. The newer investors have begun to use more advanced forms of transistors, or similar devices, such as thyristors, the triac's or IGBT's. OBJETIVO GENERAL: Reconocer los inversores dc ac mediante investigación para conocer sus formas de ondas. OBJETIVO ESPECIFICO: Determinar la configuración de los distintos inversores dc ac. MARCO TEORICO: Con los inversores, puede utilizar la corriente continua (baterías, fuente de alimentación conmutada, pila de combustible, etc) en corriente alterna para los aparatos eléctricos tienen el poder para proporcionar una protección estable y confiable. Por ejemplo, la alimentación se obtiene a partir de la tensión de red, alterna trifásica o monofásica de 50/60 Hz, obteniendo una etapa intermedia de tensión continua, denominada "de link'', por medio del conjunto formado por un rectificador y filtro. A continuación se coloca el inversor entre la "de link" y el motor, como se muestra en la figura 1. Las tensiones de salida de un inversor ideal, deberían ser perfectamente senoidales, sin embargo en la realidad no lo son y contienen armónicos. Para aplicaciones de baja y media potencia, tensiones con forma de onda cuadradas o "casi cuadradas" pueden ser aceptables; pero para altas potencias se requieren formas de onda con baja distorsión. Con la disponibilidad de semiconductores de potencia de alta velocidad, el contenido de armónicos puede ser reducido o minimizado significativamente, utilizando

2 técnicas de conmutación adecuadas. Los elementos semiconductores más utilizados son: BJT's, MOSFET's, IGBT's, etc. INVERSOR MONOFASICO DE MEDIO PUENTE CON MODULACION DE ONDA CUADRADA Y ALIMENT ADO POR FUENTE DE TENSION (VSI) Los semiconductores controlados de potencia se representan por interruptores ideales, mediante flechas, indicando la punta de la flecha el único sentido posible de circulación de la corriente. Este inversor requiere una fuente de DC, con tres tomas o simétrica, siendo la tensión inversa que soporta un semiconductor cuando está cortado de V d (tensión total de la fuente de continua). Los valores de la tensión eficaz, amplitud de la componente fundamental y amplitud de los armónicos, de la tensión aplicada a la carga son: Cuando: TA+ está en ON, durante T/2 (180 ) V AO =V d /2 TA- está en ON, durante el otro T/2 (180 ) V AO = -V d /2 El diseño del circuito de control ha de tener en cuenta que TA+ y TA- no estén en conducción al mismo tiempo, con el objetivo de no provocar un cortocircuito. Por tanto, entre la puesta en conducción de uno de los interruptores de una rama y la desconexión del otro, habrá que dejar transcurrir un cierto tiempo, conocido como tiempo muerto o "blanking time". Las formas de onda de las principales magnitudes del circuito, se pueden ver en la figura 3. La tensión V AO puede ser expresada en serie de Fourier como: INVERSOR MONOFASICO EN PUENTE CON MODULACION DE ONDA CUADRADA

3 La técnica de modulación utilizada hace que los interruptores sean controlados por parejas, ( TA+ TB-) y ( TA- TB+), con un desfase entre ellos de 180. la componente fundamental y los armónicos de la tensión aplicada a la carga, sin más que fijarnos que la tensión en este caso es el doble. Cuando: (TA- TB+) está en ON { (TA+ TB-) está en ON { Las formas de onda más representativas se observan en la figura 5. ESQUEMA DEL PWM (MODULACION EN ANCHO DE PULSO). INVERSOR MONOFASICO DE MEDIO PUENTE Para obtener una tensión senoidal de una frecuencia determinada, con un reducido número de armónicos, utilizaremos esta técnica. Para ello compararemos una señal de control senoidal, de la misma frecuencia que la tensión de salida deseada, con una forma de onda triangular de mayor frecuencia. La frecuencia de la onda triangular, establece la frecuencia de conmutación del inversor (interruptores del inversor), y se mantiene constante, junto con su amplitud. De igual forma que se hizo para el inversor de medio puente, se puede obtener el valor eficaz y las amplitudes de

4 INVERSORES TRIFASICOS (VSI) Son usados principalmente en aplicaciones de alta potencia. Se pueden obtener conectando en paralelo tres inversores monofásicos; teniendo la precaución de que las señales de control de estos, estén desfasados 120, con el objetivo de obtener un sistema trifásico equilibrado de tensiones. El esquema para este tipo de inversor lo podemos ver en la figura 7. Modulación de onda cuadrada. 120 de conducción En este tipo de control cada interruptor esta en conducción durante 120, lo que lleva a que solo dos interruptores de las diferentes ramas estén en ON en el mismo instante de tiempo. Existen intervalos de 60, en los cuales los dos interruptores de una misma rama están en "OFF'. Las formas de onda de VAN, VBN,VCN, así como de VAB y de la tensión V AN para una carga resistiva conectada en estrella, se observan en la figura 9. Las formas de onda de las tensiones VAN, VBN, VCN y VAB son también válidas para cargas conectadas en triangulo. Modulación de onda cuadrada. 180 de conducción Con esta modulación cada semiconductor controlable esta en conducción durante 180, coincidiendo tres interruptores de las diferentes ramas en conducción cada 60. El desfase en el control de la rama B respecto a la rama A será de 120 y el de la rama C respecto a la A de 240, ambos en retraso. INVERSORES ALIMENTADOS POR FUENTE DE CORRIENTE (CSI)

5 En un inversor alimentado por fuente de corriente la entrada se comporta como una fuente de corriente constante (L ). La corriente que circula por la carga io, tendrá un valor constante positivo, negativo o cero, en función del control realizado sobre los interruptores de potencia, y será, independientemente del valor o constitución de la carga. En este caso varía la tensión aplicada a la carga, a diferencia de lo que ocurría en los VSI. El esquema para este tipo de inversores se observa en la figura 10. CONCLUSIONES: Los inversores tienen la posibilidad de variar la frecuencia en un amplio margen. Este es el caso de los variadores de frecuencia utilizados en la regulación de velocidad de los motores de alterna (asíncronos y síncronos). Utilizan transistores para la conversión de corriente continua en alterna Pueden ser inversores de fuente de voltaje o inversores de fuente de corriente, los inversores de fuente de voltaje tienen distintas formas de configuración para realizar la conversión. Estos inversores pueden ser de baja, media y alta potencia, esto depende de la aplicación en la que va a ser utilizado el inversor. BIBLIOGRAFIA: BENAVENT, José. Electrónica de potencia Teoría y Aplicaciones. Ed. Alfaomega. NEMESIO. Metcalfe. (2011). Convertidor DC-AC. 9 Enero del Disponible en: FERNÁNDEZ. Sebastiano. (2008). Inversores. 9 Enero del Disponible en: