ocw universidad de málaga
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������������������ ��
CA
RG
AGenerador Necesita
�
��������
CA
RG
AGenerador de Tensión
Continua
Necesita Corriente
Alterna
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���� �� ��� ��������������������
Lo que queremos
obtener
�
Lo que obtenemos
Obtengo un tren de pulsos. La forma del tren de pulsos depende del inversor
Luego hay que aplicar un filtro
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Componente
Armónicos
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ComponenteFundamental
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vD nn = Valor eficaz
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100·......
1
22
3
2
2
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2/1
2
2
21
1
��
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�
��
�
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�
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∞
=n
n
n
V
VDF
Teniendo en cuenta el filtro
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Casi un 25% de las aplicaciones de Electrónica de Potencia son inversores.
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(
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� ����& ����������!�"Crea un campo magnético que genera una corriente en un recipiente ferromagnético.Esta corriente inducida provoca calor que se traspasa al contenido del recipiente
+
1. Genero una corriente alterna en el cable enrollado (litz wire: reduce pérdida superficial y pérdidas por proximidad)
2. La corriente variable genera un campo magnético variable3. El campo magnético variable induce una corriente eléctrica en un
conductor (Ley de Faraday)4. Como la olla no es un conductor perfecto, las resistencias que posee
producen calor que se traspasa al contenido
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� ����& ����������!��"Cuanto mayor es la frecuencia que se administra a la bobina,
mayor es la corriente inducida.
Necesito alta frecuencia (20-100 KHz).
�,
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-����� �.�������� �!��"Al aumentar la frecuencia, aumenta la eficiencia luminosa
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��
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Car
ga
� ����� ��� � ����� ��!�/"
�(
Necesito que la carga sea un generador de alterna que impone la frecuencia
Son inversores controlados o guiados (no autónomos)
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���� ��%�� �����
¿Y si en el lado de alterna sólo tengo un receptor de energía?
Inversor u Ondulador Autónomo o Autoguiado
�*
Inversor u Ondulador Autónomo o Autoguiado
El inversor Autoguiado determina:
- Forma de la señal alterna- Frecuencia de la señal alterna
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Tensión
R��������
Continua Alterna
Con carga puramenteresistiva, tensión y
�+
Tensión
Corriente
Tensión +Corriente +
Potencia +
Tensión -Corriente -
Potencia +
resistiva, tensión ycorriente están en fase
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% ������������& ��������������!��"
Tensión
RL��������
Continua Alterna�Con carga resistivainductiva, tensión y
�,
Tensión
Corriente
inductiva, tensión ycorriente NO están enfase
T +
C -
P -
T +
C +
P +
T -
C +
P -
T -
C -
P +Rectificador Inversor
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Tensión
Corriente
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��
T +
C -
P -
T +
C +
P +
T -
C +
P -
T -
C -
P +Rectificador Inversor
Hay que permitir camino para la corriente desde carga a la fuente de continua
SOLUCIÓN: Diodos en paralelo con interruptores OCW- Universidad de Málaga http://ocw.uma.es Trujillo, F.D.; Pozo, A; Triviño, A (2011) Electrónica de Potencia. Bajo licencia Creative Commons Attribution-Non-Comercial-ShareAlike
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Alimentación en continua de entrada
Tensión (VSI-Voltage source inverter)
Corriente (CSI-Current source inverter)
Tensión alterna de salidaMonofásicos
Trifásicos
��
Estructura de la etapa de potencia
Medio puente
Puente completo
Push-pull
Forma de gobierno de la estructura de potencia
Onda cuadrada (SQW)
Modulación de ancho de pulso
(PWM)
Resonantes
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Q+
Q-
on off offon
on onoffoff
uS
V /2E
V /2E
V /2E
Q+
Q-
uS
���� �������� �&�����!�"
��
-V /2E
Q-
∗ Típicamente se emplean señales de gobierno con ciclo de trabajo del 50% y complementarias en los dos interruptores
∗ La tensión de salida es una onda cuadrada de amplitud VE/2
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VE/2
VE
Q+
���� �������� �&�����!��"
¿Y si sólo tengo una fuente de tensión?
�#
VE/2
Q-
Introduzco CONDENSADORES
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���� ��&��01&���
VE
N1
N1
N2uS
u (Q+)GE
u (Q-)GE
u
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VE
Q+Q-
uSVE·
N2
N1
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VinV0
M1 M3
i
���� �����&������ �&��� �!�"
��
M2M4
iL
Está formado por 4 interruptores:
- M1, M4 controlado con señales complementarias- M2, M3 controlado con señales complementarias
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���� �����&������ �&��� �!��"
V0
iLVin
V0
M1 M3
i
�(
iLin
M2M4
iM1,
iM2
iM3,
iM4
iL
Corriente negativa
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Los MOSFET tienen el diodo
parásito
No es necesario añadir otro
Con bipolares o IGBTs es
necesario añadir uno externo
���� �����&������ �&��� �!���"
�*
iM
Corriente negativa OCW- Universidad de Málaga http://ocw.uma.es Trujillo, F.D.; Pozo, A; Triviño, A (2011) Electrónica de Potencia. Bajo licencia Creative Commons Attribution-Non-Comercial-ShareAlike
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Co
nti
nu
a
Alt
ern
a
TA+ TB+
���� �����&������ �&��� �!�/"
�+
Co
nti
nu
a
Alt
ern
a
TA- TB-
Interruptores por parejas:
�TA+ y TA-
�TB+ y TB-
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�2������&��������������������������� �� �� ����� ����
-��(�� ����������������������� ������� ������ (����� ��� ������������
.�� �������� ������������������� � (����� ��� ������� ���������� ����
� ���������-��(�� ����������������������� ������� ������ (����� ��� ��
����������
.��(�� ����������������������� ��������������� (����� ��� �
����� ���� ������ ����
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Señal de referencia
�34�'��&��
Señal de control(frec. interés)
Com
para
ndo
��
Com
para
ndo
La señal de pulsos controla el
encendido de unos interruptores
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�34�� 5��Tengo dos
señales decontrol
(frec. interés)
��
Con PWM Doble, la señal de salida contiene menos armónicos indeseados que con PWM Simple
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6��������4 �����������)���������!�"�mf
��
BIPOLAR
UNIPOLAR
2·mf
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Ma=1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
N=1 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10
N=mf 0.60 0.71 0.82 0.92 1.01 1.08 1.15 1.20 1.24 1.27
6��������4 �����������)���������!��"�
BIPOLAR
¿Amplitud de los armónicos en PWM?
�#
N=mf 0.60 0.71 0.82 0.92 1.01 1.08 1.15 1.20 1.24 1.27
N=mf±2 0.32 0.27 0.22 0.17 0.13 0.09 0.06 0.03 0.02 0.00
Ma=1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
N=1 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10
N=2mf±1 0.18 0.25 0.31 0.35 0.37 0.36 0.33 0.27 0.19 0.10
N=2mf±3 0.21 0.18 0,14 0.10 0.07 0.04 0.02 0.01 0.00 0.00
UNIPOLAR
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' 5��� �������
�$
Hay que evitarlo
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�34�� ����&��7����� ���������!�"
Q1 Q3VE u
Q1
Q2
on off on
off on off
PWM doble es un caso particular de PWM con desplazamiento de fase
��
Q2 Q4
VE uS
α
off on off
on off on
off on off
Q4
Q3
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Q1
Q4
Q1
Q4Q3
Q2
Q1 Q3VE uS
�34�� ����&��7����� ���������!��"
�(
uSQ2 Q4
• Se puede ajustar la amplitud de salida uS (valor medio) mediante el ángulo α
• La forma de onda obtenida es más próxima a una onda senoidal:
menor contenido armónico
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Medio puente, push-pull y puente completo PWM Simple
FourierVE
-VE
( ) ( )� ⋅⋅⋅⋅=
π
θθπ
0
sen2
dnVpicoV En
( ) ( )( )ππ
⋅−⋅⋅
⋅= nn
VpicoV E
n cos12
% ����������� ���� ������� �!�"
�*
n
Vn
VE
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
n
Componente fundamental:
Elevado THD: 48%
( )πEVpicoV
⋅=4
1
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% ����������� ���� ������� �!��"Puente completo con PWM con desplazamiento de fase
VE
-VE
απ2 2
Fourier( ) ( ) ,...5,3,1cos
4 22
0
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nparadnVpicoV En
απ
θθπ
( ) ,...5,3,122
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�
���
�
�−⋅⋅
⋅
⋅= nparann
VpicoV E
n
απ
π
�+
2 2 22 �� ��⋅n π
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3α
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
7o
THD
5o
3er
1er
∗ El ángulo de deslizamiento αpermite ajustar la componente fundamental de la tensión de salida
∗ El contenido armónico depende del ángulo α
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2
Sv 1Q1D
a••0
3Q3D
b•
5Q5D
c•
#,
2
Sv4
Q4D 6Q
6D 2Q
2D
a b c
Ahora hay 3 pares de interruptores
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���� ������ ��� �!��"Tv Av Bv Cv
2
Sv
Sv
av
Comparo con 3 sinusoidales desfasadas 120º
#�
2
S
2
Sv
Sv
bv
cv
abv
2
Sv
2
Sv
1Q
4Q
1D
4D
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3Q
6Q
3D
6D
b•
5Q
2Q
5D
2D
c•
a b c
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VE/2
VE/2
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u (Q-)GE
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uS
VE/2Q-
td
Es necesario incluir tiempos muertos para evitar cortocircuitos puntuales de rama debidos a los tiempos de conmutación.
Se introducen circuitos lógicos específicos para garantizar el tiempo muerto.
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0 �1���������������$�������
0 �1�����������+������������� ��������
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���� ��9�� ����!��"
La conmutación no es ideal y provoca pérdidas
##
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���� ��9�� ����!���"¿Cuándo interesa un inversor resonante?
Depende de la frecuencia de conmutación
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Inversor de alta frecuencia
Tanque
#�
alta frecuencia
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Segundo O
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