Inversor multinivel: tipos y ventajas

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Inversor:

El inversor es un dispositivo eléctrico que convierte la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA). El inversor se utiliza como energía de respaldo de emergencia en un hogar. El inversor se utiliza en algunos sistemas de aeronaves para convertir una parte de la potencia CC de la aeronave en CA. La energía de CA se utiliza principalmente para dispositivos eléctricos como luces, radar, radio, motor y otros dispositivos.

Inversor multinivel:

Hoy en día, muchas aplicaciones industriales han comenzado a requerir una gran potencia. Sin embargo, algunos electrodomésticos de las industrias requieren una potencia media o baja para su funcionamiento. El uso de una fuente de alta potencia para todas las cargas industriales puede resultar beneficioso para algunos motores que requieren alta potencia, mientras que puede dañar las otras cargas. Algunos variadores de motor de media tensión y aplicaciones de servicios públicos requieren media tensión. El inversor multinivel se introdujo desde 1975 como una alternativa en situaciones de alta potencia y media tensión. El inversor multinivel es como un inversor y se utiliza para aplicaciones industriales como alternativa en situaciones de alta potencia y media tensión.




Inversor multinivel

Inversor multinivel

Circuito inversor CC-CA general

La necesidad del convertidor multinivel es proporcionar una alta potencia de salida desde la fuente de voltaje medio. Fuentes como baterías, supercondensadores, el panel solar son fuentes de media tensión. El inversor multinivel consta de varios interruptores. En el inversor de varios niveles, los ángulos de los interruptores de disposición son muy importantes.



Tipos de inversor multinivel:

Los inversores multinivel son de tres tipos.

  • Inversor multinivel con abrazadera de diodo
  • Condensadores volantes inversor multinivel
  • Inversor multinivel puente H en cascada

Inversor multinivel con abrazadera de diodo:

El concepto principal de este inversor es utilizar diodos y proporciona los múltiples niveles de voltaje a través de las diferentes fases a los bancos de condensadores que están en serie. Un diodo transfiere una cantidad limitada de voltaje, lo que reduce la tensión en otros dispositivos eléctricos. La tensión de salida máxima es la mitad de la tensión de CC de entrada. Es el principal inconveniente del inversor multinivel con abrazadera de diodo. Este problema se puede resolver aumentando los interruptores, diodos, condensadores. Debido a los problemas de equilibrio del condensador, estos se limitan a los tres niveles. Este tipo de inversores proporciona una alta eficiencia debido a la frecuencia fundamental utilizada para todos los dispositivos de conmutación y es un método simple de los sistemas de transferencia de energía espalda con espalda.


Ej: inversor multinivel con abrazadera de diodo de 5 niveles, inversor multinivel con abrazadera de diodo de 9 niveles.

  • El inversor multinivel con abrazadera de diodo de 5 niveles usa interruptores, se usa un solo capacitor de diodos, por lo que el voltaje de salida es la mitad de la CC de entrada.
  • El inversor multinivel con abrazadera de diodo de 9 niveles utiliza interruptores, los capacitores de diodos son dos veces más que los inversores con abrazadera de diodo de 5 niveles. Entonces la salida es más que la entrada.
Inversor multinivel con abrazadera de diodo de 5 niveles

Inversor multinivel con abrazadera de diodo de 5 niveles

Aplicaciones del inversor multinivel con abrazadera de diodo:

  • Compensación de var estática
  • Accionamientos de motor de velocidad variable
  • Interconexiones de sistemas de alto voltaje
  • Líneas de transmisión de CC y CA de alto voltaje

Condensadores voladores Inversor multinivel:

El concepto principal de este inversor es utilizar condensadores. Se trata de una conexión en serie de celdas de conmutación sujetadas por condensadores. Los condensadores transfieren la cantidad limitada de voltaje a los dispositivos eléctricos. En este inversor, los estados de conmutación son como en el inversor con sujeción por diodos. Los diodos de sujeción no son necesarios en este tipo de inversores multinivel. La salida es la mitad del voltaje CC de entrada. Es un inconveniente del inversor multinivel de condensadores voladores. También tiene la redundancia de conmutación dentro de la fase para equilibrar los condensadores volantes. Puede controlar el flujo de potencia activa y reactiva. Pero debido a la conmutación de alta frecuencia, se producirán pérdidas de conmutación.

EX: inversor multinivel de condensadores volantes de 5 niveles, inversor multinivel de condensadores volantes de 9 niveles.

  • Este inversor es el mismo que el inversor múltiple con abrazadera de diodo
  • En este inversor, solo se utilizan interruptores y condensadores.
Condensadores voladores de 5 niveles Inversor multinivel

Condensadores voladores de 5 niveles Inversor multinivel

Aplicaciones de los inversores multinivel de condensadores volantes

  • Control del motor de inducción mediante el circuito DTC (control directo de par)
  • Estático era generación
  • Aplicaciones de conversión de CA-CC y CC-CA
  • Convertidores con capacidad de distorsión armónica
  • Rectificadores de corriente sinusoidal

Inversor multinivel de puente en H en cascada:

El inversor multinivel H-bride en cascada debe usar condensadores e interruptores y requiere menos componentes en cada nivel. Esta topología consta de una serie de celdas de conversión de energía y la energía se puede escalar fácilmente. La combinación de pares de condensadores e interruptores se denomina puente H y proporciona el voltaje de CC de entrada independiente para cada puente H. Consiste en celdas de puente H y cada celda puede proporcionar los tres voltajes diferentes como cero, CC positiva y CC negativa. Una de las ventajas de este tipo de inversor multinivel es que necesita menos componentes en comparación con los inversores de condensador volador y con abrazadera de diodo. El precio y el peso del inversor son menores que los de los dos inversores. La conmutación suave es posible mediante algunos de los nuevos métodos de conmutación.

Los inversores en cascada multinivel se utilizan para eliminar el voluminoso transformador necesario en el caso de los inversores multifásicos convencionales, los diodos de sujeción necesarios en el caso de los inversores de diodos fijados y los condensadores volantes necesarios en el caso de los inversores de condensadores volantes. Pero estos requieren una gran cantidad de voltajes aislados para alimentar cada celda.

Ej: inversor multinivel de 5 puentes H, inversor multinivel con abrazadera de 9 puentes H.

  • Este inversor también es el mismo que el inversor múltiple con abrazadera de diodo.
5- Inversor multinivel H-Bridge

5- Inversor multinivel H-Bridge

Aplicaciones del inversor multinivel H-Bridge en cascada

  • Accionamientos de motor
  • Filtros activos
  • Accionamientos de vehículos eléctricos
  • Utilización de la fuente de alimentación de CC
  • Compensadores de factor de potencia
  • Sistemas de enlace de frecuencia espalda con espalda
  • Interfaz con recursos energéticos renovables.

Ventajas del inversor multinivel:

El convertidor multinivel tiene varias ventajas, a saber:

1. Voltaje de modo común:

Los inversores multinivel producen voltaje de modo común, lo que reduce la tensión del motor y no daña el motor.

2. Corriente de entrada:

Los inversores multinivel pueden consumir corriente de entrada con baja distorsión

3. Frecuencia de conmutación:

El inversor multinivel puede funcionar tanto a frecuencias de conmutación fundamentales que son una frecuencia de conmutación más alta como a una frecuencia de conmutación más baja. Cabe señalar que la frecuencia de conmutación más baja significa una pérdida de conmutación más baja y se logra una mayor eficiencia.

4. Reducción de la distorsión armónica:

La técnica de eliminación de armónicos selectiva junto con la topología multinivel da como resultado que la distorsión armónica total se vuelva baja en la forma de onda de salida sin usar ningún circuito de filtro.

Autor de la foto:

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  • Condensadores voladores de 5 niveles Inversor multinivel de origen-ars
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