Electrónica de potencia: modulación de ancho de pulso

PWM es una técnica que se utiliza para reducir la distorsión armónica general (THD) en una corriente de carga. Utiliza una onda de pulso en forma rectangular / cuadrada que da como resultado un valor de forma de onda promedio variable f (t), después de que su ancho de pulso ha sido modulado. El período de tiempo para la modulación viene dado por T.Por lo tanto, el valor promedio de la forma de onda viene dado por

$$ \ bar {y} = \ frac {1} {T} \ int_ {0} ^ {T} f \ left (t \ right) dt $$

Modulación de ancho de pulso sinusoidal

En un inversor de voltaje de fuente simple, los interruptores se pueden encender y apagar según sea necesario. Durante cada ciclo, el interruptor se enciende o apaga una vez. Esto da como resultado una forma de onda cuadrada. Sin embargo, si el interruptor se enciende varias veces, se obtiene un perfil armónico que es una forma de onda mejorada.

La forma de onda PWM sinusoidal se obtiene comparando la forma de onda modulada deseada con una forma de onda triangular de alta frecuencia. Independientemente de si el voltaje de la señal es menor o mayor que el de la forma de onda portadora, el voltaje de salida resultante del bus de CC es negativo o positivo.

La amplitud sinusoidal se da como Am y la del triángulo portador se da como A c . Para PWM sinusoidal, el índice de modulación m viene dado por A m / A c .

Forma de onda sinusoidal modificada PWM

Se utiliza una forma de onda PWM sinusoidal modificada para el control de potencia y la optimización del factor de potencia. El concepto principal es cambiar la corriente retrasada en la red a la red de voltaje modificando el convertidor PWM. En consecuencia, hay una mejora en la eficiencia de la energía, así como una optimización en el factor de potencia.

Múltiples PWM

El PWM múltiple tiene numerosas salidas que no tienen el mismo valor, pero el período de tiempo durante el cual se producen es constante para todas las salidas. Los inversores con PWM pueden funcionar a una salida de alto voltaje.

La forma de onda a continuación es una onda sinusoidal producida por un PWM múltiple

Control de voltaje y armónicos

Una forma de onda periódica que tiene frecuencia, que es una integral múltiple de la potencia fundamental con una frecuencia de 60 Hz, se conoce como armónica. La distorsión armónica total (THD) por otro lado se refiere a la contribución total de todas las frecuencias de corriente armónica.

Los armónicos se caracterizan por el pulso que representa el número de rectificadores utilizados en un circuito dado. Se calcula de la siguiente manera:

$$ h = \ left (n \ times P \ right) +1 \ quad o \ quad -1 $$

Dónde n - es un número entero 1, 2, 3, 4… .n

P - Número de rectificadores

Se resume en la siguiente tabla:

Harmonic

Frequency

Primero 60 Hz
2 nd 120 Hz
3 rd 180 Hz
4 º 240 Hz

Quinto

.

.

49º

300 Hz

.

.

2940 Hz

Los armónicos tienen un impacto en la salida de voltaje y corriente y se pueden reducir utilizando transformadores de aislamiento, reactores de línea, rediseño de sistemas de potencia y filtros de armónicos.

Inversor Resonante Serie

Un inversor resonante es un inversor eléctrico cuyo funcionamiento se basa en la oscilación de la corriente resonante. Aquí, el dispositivo de conmutación y el componente resonante están conectados en serie entre sí. Como resultado de las características naturales del circuito, la corriente que pasa a través del dispositivo de conmutación cae a cero.

Este tipo de inversor produce una forma de onda sinusoidal a frecuencias muy altas en el rango de 20kHz-100kHz. Por lo tanto, es más adecuado para aplicaciones que exigen una salida fija, como el calentamiento por inducción y la iluminación fluorescente. Suele ser de tamaño pequeño porque su frecuencia de conmutación es alta.

Un inversor resonante tiene numerosas configuraciones y, por lo tanto, se clasifica en dos grupos:

  • Aquellos con interruptores unidireccionales
  • Aquellos con interruptores bidireccionales