INVERSOR MONOFÁSICO BASADO EN SPWM CON FILTRO LC PARA LA REDUCCIÓN DE LA DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL
Enviado por Clevex Rodriguez • 18 de Octubre de 2022 • Documentos de Investigación • 2.637 Palabras (11 Páginas) • 85 Visitas
INVERSOR MONOFÁSICO BASADO EN SPWM CON FILTRO LC PARA LA REDUCCIÓN DE LA DISTORSIÓN ARMÓNICA TOTAL
Ávila Enríquez, Augusto Avalos, aavila@unitru.edu.pe;
Morales Plasencia, Hover Antonio, hmorales@unitru.edu.pe;
Pérez Dávila, Jesús Fernando, jperezd@unitru.edu.pe;
Rodriguez Ventura, Clevex Mailzo, cmrodriguez@unitru.edu.pe;
Universidad Nacional de Trujillo
Escuela Profesional de Ingeniería Mecatrónica
Resumen— El presente artículo es dedicado al estudio del Inversor monofásico basado en SPWM con filtro LC, en primer lugar, se explica la importancia de estos dispositivos y sus aplicaciones, los métodos de modulación y sus desafíos al momento de implementar. Así mismo se brinda los principios en los cuales se basa el funcionamiento y las técnicas de modulación, y la adición de un filtro al circuito para suavizar la señal de salida, por consiguiente se pasó a simular dos circuitos en el software PSIM, el primero sin el uso de un filtro LC, mientras que en el segundo se implementa con un filtro LC , cuya finalidad es comprar la distorsión armónica total (THD) se la señal de salida SPWM de cada circuito basándonos en los estándares de la normativa de la IEEE.
Palabras clave: Inversor, SPWM, SVPWM, THD, modulación, filtro LC.
Abstract— This article is dedicated to the study of the single-phase inverter based on SPWM with LC filter, in the first place, the importance of these devices and their applications, the modulation methods and their challenges at the time of implementation are explained. Likewise, the principles on which the operation and modulation techniques are based are provided, and the addition of a filter to the circuit to smooth the output signal, therefore two circuits were simulated in the PSIM software, the first without the use of an LC filter, while in the second it is implemented with an LC filter, whose purpose is to compare the total harmonic distortion (THD) of the SPWM output signal of each circuit based on the standards of the IEEE regulations.
Keywords: Inverter, SPWM, SVPWM, THD, Modulation, LC Filter.
1. INTRODUCCIÓN
Hoy en día, el uso de los convertidores AC/DC o inversores son usados en múltiples aplicaciones, tales como variadores de velocidad, convertidores estáticos de frecuencia, fuentes de alimentación de reserva, módulos fotovoltaicos, fuentes de alimentación ininterrumpida, entre otras [1]. Son indispensables en la industria y casi cualquier lugar, debido a sus diversas aplicaciones, una de las aplicaciones más usadas en la actualidad es en sistemas fotovoltaicos, donde son usados para para convertir en corriente alterna la corriente continua entregada por los paneles solares, donde para poner en la red estos sistemas fotovoltaicos se usa inversores de estado sólido [2]. A pesar de su utilidad estos dispositivos un presentan algunos problemas, uno de ellos es la conexión entre dispositivos, se puede presentar que cuando los inversores son conectados a la red se presenta el aumento de armónicos y el factor de potencia. Para evitar pérdidas por corriente reactiva la mayoría de los inversores comerciales funcionan con un factor de potencia unitario [3].
Los inversores deben presentar características que le permitan operar en modo isla, como protección de las personas y equipos, para esto se debe presentar una onda de voltaje adecuada sin importar la carga a la cual se conecte y así cumplir con las condiciones de amplitud, frecuencia y un TDH adecuadas según la IEEE 519-1992 [2] [4].
De maneral ideal los inversores deberían tener una forma de onda de voltaje de salida con forma senoidal, pero en los inversores reales esto no es así, la onda contiene varias armónicas, para ampliación en dispositivos de mediana o poca potencia, se puede aceptar voltajes con onda cuadrada o semi cuadrada, en otras aplicaciones con alta potencia, es indispensable las formas de onda senoidales con baja distorsión [5], para este último caso existen técnicas de modulación que permiten reducir la THD (Distorsión armónica total), las tres técnicas más usadas son: UWPM,SPWM y SVPWM, la técnica UPWM utiliza varios pulsos en cada uno de los ciclos de voltaje de salida , compara una señal de referencia con una onda triangular portadora, con esto se genera las señales para activar y desactivar transistores [5], la técnica SPWM utiliza una portadora triangular que se compara con una onda de referencia sinusoidal para obtener señales de pulso, es sencillo de hacer, pero la tensión de salida es baja [6]. La técnica SVPWM es una técnica superior a otras técnicas PWM, ya que puede adaptar los diferentes comportamientos de conmutación, como carga media, carga completa, carga lineal y no lineal, pulsante, estática, etc. y genera una THD muy baja en el lado salida en los valores de corrientes y tensiones, la técnica puede entenderse como sintetizar un vector llamado
vector de referencia, mediante la gestión de ocho patrones de conmutación disponibles en el flujo rotatorio [7], si comparamos las tres técnicas aplicadas o simuladas en un mismo sistema se puede observar que el método SPWM es mejor que UPWM, reduce más los armónicos y a su vez SVPWM es mejor que SPWM ya que proporciona un 15.5% de mejora en la salida fundamental y menor THD en el voltaje de salida [8], aunque este a su ves
La conformación de la onda de salida de los inversores se da gracias a los interruptores, ya que estos conducen o cortan la señal con un valor igual a la frecuencia deseada, escoger un tipo de modulación determinara el valor de la señal fundamental así como los componentes armónicos que esta tiene, además en aplicaciones en la industria se necesita controlar la tensión de salida del inversor, ya que esta es su función principal, para cumplir con la relación voltios frecuencia, la calidad de esta onda se mide con el THD, reducir este contenido es una de las tareas más complicadas en el diseño de los conversores, y una de las más importantes, ya que los armónicos reducen el factor de potencia, también aumenta la interferencia en el propio conversor y en equipos en su entorno, a su vez hay resonancias magnéticas y esto causa ruido acústico. Por ello se usa técnicas de modulación (PWM), ya que estas desplazan los armónicos a altas frecuencias donde son fácilmente filtrables [9].
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