Inversor PWM:ideal para distintas cargas conectadas

PWM (inversores modulados por ancho de pulso) sirvió como reemplazo para los tipos de inversores más antiguos. Por esta razón, tienen una amplia gama de aplicaciones en tiempo real. En la mayoría de los casos, las empresas los utilizan en la creación de circuitos electrónicos de potencia. Los inversores modulados por ancho de pulso generalmente usan MOSFET, por lo que comúnmente se les llama inversores PWM MOSFET. De hecho, la mayoría de los inversores aplican la tecnología PWM para producir voltaje de salida de CA para varias frecuencias y magnitudes. En este artículo, discutiremos el funcionamiento de un inversor PWM. Además, hablaremos sobre los circuitos que puede encontrar en un inversor PWM y le explicaremos algunos tipos de inversores PWM.

¿Qué es un inversor PWM?

En resumen, este es un inversor que utiliza tecnología de modulación de ancho de pulso para operar. Por lo tanto, los inversores PWM pueden mantener el voltaje de salida en el voltaje de CA nominal independientemente de la carga conectada. Funciona alterando el ancho de frecuencia del voltaje de salida.

El principio de funcionamiento del inversor PWM

FIg 1:Un inversor industrial

En los inversores convencionales, el voltaje de salida cambia dependiendo de los cambios de carga. Un inversor de tensión PWM corrige la tensión de fase de salida utilizando el valor de una carga que está conectada a la salida.

Funciona devolviendo algunas de las señales de salida al IC del controlador PWM. El controlador PWM utilizará el voltaje de retroalimentación para rectificar el ancho de pulso generado en el área del oscilador.

El ajuste en el ancho del pulso eliminará cualquier posible cambio en la señal en la salida. Por lo tanto, la forma de onda del voltaje de salida seguirá siendo la misma independientemente de cualquier variación de carga.

¿Qué circuitos se utilizan en el inversor PWM?

FIg 2:Diagrama de un circuito inversor PWM

Si observa un diagrama de circuito inversor PWM, se dará cuenta de que utiliza varios circuitos. Estos incluyen:

Circuito del sensor de corriente de carga de la batería

Este circuito mantiene el flujo de corriente utilizado para cargar la batería y lo mantiene en un valor nominal. Evita fluctuaciones que podrían reducir la vida útil de la batería.

Circuito de detección de voltaje de batería

En algunos casos, la batería puede agotarse. Este circuito detecta el voltaje del inversor necesario para cargar la batería si esto sucede. También ayuda a cargar lentamente la batería una vez que está completamente cargada.

Circuito de detección de la red eléctrica de CA

Esto detecta si la red de CA está presente. Supongamos que está presente, el inversor cambia a un estado de carga. En su ausencia, pasa a un estado de modo batería.

Circuito de arranque suave

Este circuito retrasa la carga por un período de ocho a diez segundos después de que se reanuda el flujo de energía. Protege los MOSFET de la alta potencia de CA.

Circuito de cambio

Cambia los modos de funcionamiento del inversor. Puede ser el modo de carga o de batería, y depende de la disponibilidad de la red.

Apagar Circuito

Supervisa cómo funciona el inversor y lo apaga en caso de que detecte alguna anomalía. Recibe información de varios circuitos de sensores.

Circuito controlador PWM

Aquí, el circuito controla el voltaje en la salida del inversor de voltaje PWM. En la mayoría de los casos, utilizan un solo IC como LM494 o KA3535. Todos los circuitos requeridos para la operación PWM generalmente se incorporan en esos circuitos integrados.

Circuito de carga de batería

Este circuito controla el proceso de carga de la batería en el inversor. Recibe entradas del circuito sensor de red y de los circuitos sensores de batería.

Circuito Oscilador

En este caso, el circuito produce la frecuencia de conmutación. Por lo general, se incorpora con el IC de PWM.

Circuito del controlador

Aquí, el circuito impulsa la salida en función de la señal de conmutación del inversor. Se parece al circuito del preamplificador.

Tipos de inversores PWM

En resumen, un inversor PWM opera bajo dos señales, es decir, la señal de referencia y la señal portadora. Generan el pulso que se necesita para cambiar el modo del inversor comparando estas señales. Hay varias técnicas PWM. Estos incluyen:

Modulación de ancho de pulso único (SPWM)

Figura 3:un gráfico de SPWM

En este caso, utilizan un solo pulso para regular la técnica en cada vida media. Aquí, utiliza una onda triangular como portadora y una onda cuadrada como señal de referencia.

Por lo tanto, el pulso de puerta generado es el resultado de comparar estas señales. Pero provoca armónicos más altos.

Modulación de ancho de pulso múltiple (MPWM)

Figura 4: Controlador de velocidad PWM de motor de CC

Aquí, usan esta técnica para prevenir el problema que puede surgir al usar SPWM. De la misma manera, los pulsos múltiples reemplazan el pulso único en cada medio ciclo del voltaje de salida. Además, los desarrolladores regulan la frecuencia de salida controlando la frecuencia de la portadora durante el montaje.

La tecnología MPWM es utilizada principalmente por inversores que accionan sistemas de control de motores con frecuencia variable. En consecuencia, esto crea muchos ajustes de voltaje y frecuencia de salida. Generalmente, esta tecnología mejora la calidad de la forma de onda.

Modulación de ancho de pulso sinusoidal

Figura 5: Onda sinusoidal simple

En este caso, una onda sinusoidal reemplaza a la onda cuadrada como señal de referencia. Mientras tanto, la portadora permanece como una onda triangular. Por lo tanto, la salida será formas de onda sinusoidales. Por otro lado, el índice de modulación controla su valor RMS de voltaje.

Sin embargo, la modulación de ancho de pulso sinusoidal tiene dos desventajas principales. Primero, no puede producir un voltaje de salida tan alto como el suministro de línea. En segundo lugar, si la salida debe ser PWM completamente sinusoidal; es fundamental incluir legumbres pequeñas. Las empresas hacen esto si la onda de modulación pico está casi al mismo nivel que el voltaje portador pico.

Agregar pulsos pequeños puede ser casi imposible debido al tiempo necesario para encender y apagar los dispositivos. Por lo tanto, la mayoría de las industrias eliminan los pulsos pequeños por razones de eficiencia.

Modulación de ancho de pulso sinusoidal modificado

Aquí, la señal portadora se deja entrar en cada medio ciclo inicial y final 60° intervalos Como tal, esta modificación mejora las características armónicas de la salida. La conmutación reduce la pérdida y aumenta el componente fundamental.

Conclusión

En conclusión, los inversores de ancho de pulso utilizan tecnología PWM para regular la salida a un valor nominal independientemente de la carga. Debido a su eficiencia, tienen muchas aplicaciones industriales, por ejemplo, en controladores de velocidad PWM de motores de CC. Aquí, la variación de frecuencia del voltaje aplicado controla la velocidad del variador.

Dicho esto, esta es nuestra descripción general de cómo funciona el inversor PWM.

Sin embargo, si tiene alguna pregunta, no dude en contactarnos.