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Inve
rso
res
Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Inversores monofásicos
Inversores trifásicos
Inversores a tensión y frecuencia fija
Inversores a tensión y frecuencia variable
Técnicas PWM
Redes de amortiguamiento (snubbers)
Aplicaciones
Inve
rso
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Inversores monofásicos
Los inversores son sistemas que convierten de corriente directa a
corriente alterna. Dependiendo de la configuración pueden ser:
• monofásicos
• trifásicos
• frecuencia fija o variable
• tensión fija o variable
En sistemas de baja potencia los esquemas más comunes son inversores
monofásicos, en donde el objetivo es generar una tensión de salida
monofásica, comúnmente a frecuencia y tensión fija.
Inve
rso
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Inversores monofásicos
CargaVCD
S1
S2
iCD
S3
S4
En los esquemas monofásicos
sólo existen cuatro
interruptores de potencia, los
cuales trabajan en base a
patrones de conmutación
establecidos.
Siempre existen dos
interruptores trabajando. Esta
es una condición que debe ser
considerada ante una falla del
sistema.
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Inversores monofásicos
• EL mayor campo de aplicación de los inversores monofásicos son las
UPS a frecuencia y tensión fija.
• La aplicación de inversores monofásicos para variadores de velocidad no
es común, pues los motores monofásicos necesitan un condensador de
arranque, complicando el control para el inversor.
• Los sistemas a frecuencia y tensión variables se emplean en equipos
resonantes para pruebas dieléctricos en transformadores, reactores y
condensadores de media y alta tensión, así como en hornos de inducción.
Aplicaciones generales
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Inversores trifásicos
Los inversores trifásicos se emplean en aplicaciones de baja, media
y alta potencia, con tensiones de salida de baja y media tensión.
La característica trifásica los hace adecuados para aplicaciones de
control de velocidad en motores de inducción de corriente alterna.
En aplicaciones de baja tensión, la salida de potencia puede ser
tomada directamente del puente inversor. En aplicaciones de media
tensión, es necesario emplear un transformador elevador cuya
función es escalar la tensión a los niveles adecuados.
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Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
En esquemas trifásicos no
existe el neutro de forma
natural. En cargas donde
es necesaria su conexión,
se emplea un
transformador delta -
estrella en la etapa de
salida.
Inversores trifásicos
Carga
VCD
iCD
S1
S2
S3
S4
S5
S6
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Inversores trifásicos
• El campo de aplicación es más amplio en inversores trifásicos que en
inversores monofásicos.
• Las aplicaciones en UPS corresponden a inversores de frecuencia y
tensión fija.
• Los inversores en variadores de velocidad son sistemas a frecuencia y
tensión variable.
• En sistemas convertidores de tensión bifásica a tensión trifásica se
emplean inversores a frecuencia y tensión fija.
Aplicaciones generales
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Inversor medio puente
Inversor monofásico de medio puente
(b) Formas de onda con carga resistiva
(a) Circuito
(c) Corriente en una carga
altamente inductiva
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Inversor puente completo
(a)Puente
convertidor de onda
completa.
(b) S1 y S2 cerrados.
(c) S3 y S4 cerrados.
(d) S1 y S3 cerrados.
(e) S2 y S4 cerrados.
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(a) Puente inversor de onda
completa utilizando
transistores BJT
(b) Corriente en régimen
permanente en una carga
R-L.
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Puente inversor
trifásico
(a) Circuito
(b) Formas de onda para conducción a 180º
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Análisis de Fourier
Una función tiene simetría impar si
Una función tiene simetría par si
Si la función es impar y tiene simetría de media onda, entonces
presenta simetría de cuarto de onda impar
tftf
Una función tiene simetría de media onda si
tftf
Ttftf
2
1
Inve
rso
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier
Si la función presenta simetría impar, entonces
00 a 0na
Los coeficientes bn están dados por (para T=2Π)
0
2tdtnsentfbn
Si presenta simetría de media onda
Armónicos pares = 0
Inve
rso
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier
Si la función presenta simetría de cuarto de onda impar, entonces
2
0
4
tdtnsentfbn
00 a 0na
Armónicos pares = 0
Inve
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Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
El voltaje línea a línea se puede expresar como:
1
0 cos2 n
nnab tnsenbtnaa
v
Debido a la simetría de la forma de onda:
00 a 0na
32
4
nsen
nsen
n
Vb cd
n
Los coeficientes bn están dados por:
Se puede ver que los armónicos pares son cero.
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Como la señal está desplazada Π/6, se puede expresar como:
63
4
...5,3,1
tnsen
nsen
n
Vv
n
cdab
Los voltajes vbc y vca se puede determinar desplazando a vab 120° y 240°,
respectivamente:
23
4
...5,3,1
tnsen
nsen
n
Vv
n
cdbc
6
7
3
4
...5,3,1
tnsen
nsen
n
Vv
n
cdca
Se puede ver que los armónicos múltiplos de 3 son cero.
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Circuitos equivalentes para carga resistiva conectada en Y
(a) Circuitos equivalentes
(b) Voltajes de fase para conducción a 180º
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Inversor Trifásico con salida en delta
Inve
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Voltajes línea-línea de salida del
Inversor Trifásico con salida en delta
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rso
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h2 = 0 h3 = 0
h4 = 0
Armónicos Pares = 0
Armónicos múltiplos de 3 = 0
Espectro en frecuencia del voltaje línea-línea de salida
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Inversor Trifásico con salida en estrella
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Voltajes línea-neutro de salida del
Inversor Trifásico con salida en estrella
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Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
h2 = 0 h3 = 0
h4 = 0
Armónicos Pares = 0
Armónicos múltiplos de 3 = 0
Espectro en frecuencia del voltaje línea-neutro de salida
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier Una función tiene simetría impar si
Una función tiene simetría par si
Si la función es impar y tiene simetría de media onda, entonces
presenta simetría de cuarto de onda impar
tftf
Una función tiene simetría de media onda si
tftf
Ttftf
2
1
Inve
rso
res
Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier
Si la función presenta simetría impar, entonces
00 a 0na
Los coeficientes bn están dados por (para T=2Π)
0
2tdtnsentfbn
Si presenta simetría de media onda
Armónicos pares = 0
Inve
rso
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Electrónica Industrial “A”
Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier
Si la función presenta simetría de cuarto de onda impar, entonces
2
0
4
tdtnsentfbn
00 a 0na
Armónicos pares = 0
Inve
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Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier
Cancelación de armónicos
Inversor Monofásico
Inve
rso
res
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Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier
Cancelación de armónicos
La señal presenta
simetría de cuarto de
onda impar
1cos4
nn
Vb CD
n
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Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier
Para α = 30°, el tercer armónico es igual a cero
Si
0cos 1 n
Es posible eliminar un armónico en particular
03cos 1 Si
Para α = 18°, el quinto armónico es igual a cero
05cos 1 Si
Inve
rso
res
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Dr. Ciro Alberto Núñez Gutiérrez
Análisis de Fourier
Para α = 30°, el tercer armónico es igual a cero