La descarga está en progreso. Por favor, espere

La descarga está en progreso. Por favor, espere

Conclusiones INVERSORES SQW Conversión CC/CA Inversores Medio puente Puente completo Push-pull Alimentados en tensión monofásicos Onda cuadrada Alto contenido.

Presentaciones similares


Presentación del tema: "Conclusiones INVERSORES SQW Conversión CC/CA Inversores Medio puente Puente completo Push-pull Alimentados en tensión monofásicos Onda cuadrada Alto contenido."— Transcripción de la presentación:

1 Conclusiones INVERSORES SQW Conversión CC/CA Inversores Medio puente Puente completo Push-pull Alimentados en tensión monofásicos Onda cuadrada Alto contenido armónico ¿Hay alguna forma de reducir el contenido armónico y facilitar el filtrado? Inversores modulados

2 Conclusiones Introducción a los inversores modulados: Modificando la proporción de tiempo en que están encendidos los interruptores se puede modificar el valor medio de salida

3 Conclusiones Introducción a los inversores modulados: V E /2 - V E u S Frecuencia de conmutación de los interruptores mucho mayor que la de salida fácil filtrado

4 INVERSORES MODULADOS: Introducción V0V0 V0V0 V RL Uno de los inconvenientes de los inversores de onda cuadrada es que para obtener una forma de onda senoidal en la carga, el tamaño del filtro necesario es enorme. Una alternativa para solucionar este problema es el uso de inversores modulados: Utilizan una estrategia de conmutación distinta Trabajan en alta frecuencia Con este sistema se consiguen diversas ventajas: Reducción del tamaño del filtro de salida Control de la amplitud de la tensión de salida

5 Introducción La idea básica es trocear la forma de onda a alta frecuencia en vez de hacer conmutaciones a baja frecuencia V0V0 V RL V0V0 El filtro se diseña para un frecuencia de 50 Hz 10 ms 20 ms V0V0 V RL V0V0 El filtro se diseña para un frecuencia del orden de kHz 10 ms 20 ms <1ms Menor tamaño V RL

6 Modulación Al trabajar a alta frecuencia, podemos hacer que la anchura del pulso cambie durante un ciclo de red Si obligamos a que la anchura del pulso varíe según un patrón senoidal, el filtrado necesario para tener una forma de onda senoidal a la salida será aún más sencillo. A esta estrategia se la denomina MODULACIÓN Modulando la anchura del pulso senoidalmente obtenemos una forma de onda muy parecida a la senoidal Desventajas Mayor complejidad Pérdidas de conmutación más elevadas

7 Introducción Problemática del filtrado en inversores de onda cuadrada VDVD + - Carga Filtro + - tiempo VDVD Frecuencia de corte VnVn Hz atenuación

8 Introducción Problemática del filtrado en inversores de onda cuadrada tiempo VDVD VnVn Hz atenuación Los armónicos no pueden ser eliminados por estar próximos a la fundamental Alto contenido en armónicos de baja frecuencia en la tensión de salida: filtrado difícil La situación se agrava si la frecuencia de salida es variable

9 Modulación Para generar las señales de control de los interruptores de forma que se consigan formas de onda de este tipo son necesarias dos señales: Una señal de referencia: es la forma de onda que se pretende conseguir a la salida. En caso de los inversores suele ser una senoide. Una señal portadora: es la que establece la frecuencia de conmutación. Se utiliza una señal triangular. 1 2 Portadora Referencia + - Comparador Salida Hay dos tipos de modulación Bipolar Unipolar

10 Modulación MODULACION EN ANCHURA DE UN PULSO POR SEMIPERIODO MODULACION EN ANCHURA DE UN PULSO POR SEMIPERIODO fo = f referencia

11 Modulación MODULACION EN ANCHURA DE UN PULSO POR SEMIPERIODO MODULACION EN ANCHURA DE UN PULSO POR SEMIPERIODO distribución muy irregular en función de la anchura de ese único pulso. Así para pequeños el contenido armónico aumenta.

12 Modulación MODULACION EN ANCHURA DE UN PULSO POR SEMIPERIODO MODULACION EN ANCHURA DE UN PULSO POR SEMIPERIODO En esta figura se observa que el armónico dominante es el tercero y el factor de distorsión aumenta significativamente para tensiones bajas de salida Ar/Ac 0.

13 Modulación MODULACION EN ANCHURA DE VARIOS PULSOS POR SEMIPERIODO MODULACION EN ANCHURA DE VARIOS PULSOS POR SEMIPERIODO

14 Modulación A medida que aumentamos el número de pulsos por ciclo cobran mayor importancia en amplitud los armónicos superiores, por lo que resulta mucho más fácil el filtrado posterior de la señal y obtener una onda senoidal lo más perfecta posible. MODULACION EN ANCHURA DE VARIOS PULSOS POR SEMIPERIODO MODULACION EN ANCHURA DE VARIOS PULSOS POR SEMIPERIODO

15 V tri V ref + - V0V0 Se compara la señal de referencia con la portadora +V in -V in V ref > V tri V 0 = +V in V ref < V tri V 0 = -V in En el caso de un inversor en Puente Completo, la estrategia sería la siguiente V in V0V0 M1M1 M2M2 M3M3 M4M4 M 1 y M 2 conducen cuando V ref > V tri M 3 y M 4 conducen cuando V ref > V tri Se llama bipolar porque la salida siempre pasa de +V in a -V in MODULACION SENOIDAL BIPOLAR MODULACION SENOIDAL BIPOLAR

16 +V ref > V tri +V ref < V tri M1M1 M4M4 -V ref > V tri -V ref < V tri M3M3 M2M2 Modulación Unipolar Se necesitan dos señales de referencia: +V ref y -V ref VaVa VbVb V0V0 V in V0V0 M1M1 M2M2 M3M3 M4M4 VbVb VaVa V 0 =V a -V b M 1 y M 4 son complementarios M 2 y M 3 son complementarios Cuando uno está abierto, el otro está cerrado MODULACION SENOIDAL UNIPOLAR MODULACION SENOIDAL UNIPOLAR

17 Definiciones Índice de modulación m f : Al aumentar la frecuencia de la portadora (o aumentar m f ) aumentan las frecuencias a las que se producen los armónicos f Amplitud 50 Hz m f · 50 Hz 2m f · 50 Hz Al estar muy separadas la fundamental y los primeros armónicos, es fácil de filtrar. El tamaño del filtro disminuye si m f es grande Al aumentar la frecuencia de conmutación, aumentan las pérdidas La frecuencia de conmutación se suele elegir: f 20 kHz 6 kHz 20 kHz f Frecuencias Audibles

18 Definiciones Índice de modulación m f : Se suele considerar que m f es grande si es mayor que 21 Consideraciones con m f < La señal triangular y la senoidal deben estar sincronizadas m f debe ser un número entero porque de lo contrario se pueden producir oscilaciones subarmónicas indeseables para la mayoría de aplicaciones 2. m f debe ser un entero impar En todos los casos salvo en inversores monofásicos con modulación unipolar 3. Las pendientes de la señal triangular y de la senoidal deben ser opuestas en los cruces por cero

19 Definiciones Índice de modulación m f : Consideraciones con m f > 21 Con valores de m f grandes, las componentes subármónicas son pequeñas cuando la señal triangular y la senoidal no están sincronizadas. Si la frecuencia de la tensión de salida va a ser constante, es posible utilizar PWM asíncrono. En aplicaciones de motores, la frecuencia de la tensión de salida debe variar para controlar el motor. En esos casos, las componentes subarmónicas pueden dar lugar a corrientes de valor elevado. No se aconseja el uso de PWM asíncrono en aplicaciones de motores Con valores de m f grandes, los valores de los armónicos son independientes del valor de m f. Si m f < 9, los armónicos pueden depender del índice de modulación

20 Definiciones Índice de modulación de amplitud m a : Si m a <1, la amplitud de la frecuencia fundamental es linealmente proporcional a m a : V 1 = m a · V in Esto implica que podemos controlar la amplitud de la tensión de salida controlando el valor de m a. Si m a >1, la amplitud de la tensión de salida aumenta al aumentar m a pero de forma no lineal. A esto se le llama sobremodulación V1V1 mama 1 V in 3.24

21 Sobremodulación V0V0 Aumenta la tensión de salida y empeora el contenido armónico V sen > V tri Si m a aumenta mucho, la tensión de salida pasa a ser cuadrada V1V1 mama 1 V in 3.24 Cuadrada Sobremodulación Lineal

22 Armónicos en la modulación PWM Cálculo de la serie de Fourier Con m f entero impar, la salida tiene simetría impar y la serie de Fourier se expresa como: Cada armónico V n se calcula sumando el armónico n de cada uno de los p pulsos de un periodo completo p pulsos pulso k El contenido armónico de un pulso k cualquiera será:

23 Armónicos en la modulación PWM Bipolar En el caso de la conmutación bipolar, los armónicos aparecen en: m f, 2m f *, 3m f, 4m f *, 5m f, 6m f …… Además de armónicos a estas frecuencias, también aparecen armónicos en las frecuencias adyacentes: m f ±2, m f ±4 2m f ±1, 2m f ±3, 2m f ±5 etc…. f/f 0 VnVn 1mfmf 2m f 3m f 4m f f 0 =50 Hz Coeficientes de Fourier normalizados V n /V in m a = n= n=m f n=m f ±

24 Armónicos en la modulación PWM Unipolar En el caso de la conmutación unipolar, el contenido armónico es menor y los primeros armónicos aparecen a frecuencias más elevadas. Si se elige m f entero par: 2m f, 4m f, 6m f …… Además de armónicos a estas frecuencias, también aparecen armónicos en las frecuencias adyacentes como en el caso anterior f/f 0 VnVn 12m f 4m f f 0 =50 Hz Coeficientes de Fourier normalizados V n /V in m a = n= n=2m f ± n=2m f ±


Descargar ppt "Conclusiones INVERSORES SQW Conversión CC/CA Inversores Medio puente Puente completo Push-pull Alimentados en tensión monofásicos Onda cuadrada Alto contenido."

Presentaciones similares


Anuncios Google