Los inversores modulados por ancho de pulso (inversor PWM) reemplazaron las versiones anteriores de inversores y tienen una amplia gama de aplicaciones. Prácticamente estos se utilizan en los circuitos de electrónica de potencia. Los inversores basados en la tecnología PWM poseen MOSFET en la etapa de conmutación de la salida. La mayoría de inversores disponibles en la actualidad poseen esta tecnología PWM y son capaces de producir voltaje de CA para diferentes magnitudes y frecuencias. Existen múltiples circuitos de protección y control en este tipo de inversores. La implementación de la tecnología PWM en los inversores lo hace adecuado e ideal para las distintas cargas conectadas.
¿Qué es un inversor PWM?
Un inversor cuya funcionalidad depende del modulación de ancho de pulso La tecnología se conoce como inversores PWM. Éstos son capaces de mantener los voltajes de salida como los voltajes nominales dependiendo del país independientemente del tipo de carga conectada. Esto se puede lograr cambiando el ancho de frecuencia de conmutación en el oscilador.
Diagrama de circuito del inversor PWM
El diagrama de circuito del inversor PWM se muestra en el siguiente diagrama
Diagrama de circuito del inversor PWM
Hay varios circuitos utilizados en los inversores PWM. Algunos de ellos se enumeran a continuación
Circuito del sensor de corriente de carga de la batería
El propósito de este circuito es detectar la corriente utilizada para cargar la batería y mantenerla en el valor nominal. Es importante evitar las fluctuaciones para proteger la vida útil de las baterías.
Circuito de detección de voltaje de la batería
Este circuito se usa para detectar el voltaje requerido para cargar la batería cuando se agota y comenzar a cargar la batería una vez que se carga por completo.
Circuito de detección de la red de CA
Este circuito es para detectar la disponibilidad de la red de CA . Si está disponible, el inversor estará en estado de carga y, en ausencia de red, el inversor estará en modo batería.
Circuito de arranque suave
Se utiliza para retrasar la carga de 8 a 10 segundos después de reanudar la alimentación. Es para proteger los MOSFET de las altas corrientes. Esto también se conoce como retraso de la red.
Circuito de cambio
En función de la disponibilidad de la red, este circuito conmuta el funcionamiento del inversor entre los modos de batería y de carga.
Circuito de apagado
Este circuito es para monitorear el inversor de cerca y apagarlo siempre que se produzca alguna anomalía.
Circuito del controlador PWM
Para regular la tensión en la salida se utiliza este controlador. Las necesidades del circuito para realizar operaciones PWM están incorporadas en los circuitos integrados y estos están presentes en este circuito.
Circuito de carga de la batería
Este circuito controla el proceso de carga de una batería en el inversor. La salida generada por el circuito sensor de la red y los circuitos sensores de la batería son las entradas para este circuito.
Circuito del oscilador
Este circuito está incorporado con el IC de PWM. Se utiliza para generar las frecuencias de conmutación.
Circuito del conductor
La salida del inversor es impulsada por este circuito en función de la señal de conmutación de frecuencia generada. Es similar a la de un circuito de preamplificador.
Sección de salida
Esta sección de salida comprende un transformador elevador y se utiliza para impulsar la carga.
Principio de funcionamiento
El diseño de un inversor implica varias topologías de circuitos de potencia y los métodos para controlar el voltaje. La parte más concentrada del inversor es su forma de onda generada en la salida. Con el fin de filtrar la forma de onda, se utilizan inductores y condensadores. Para reducir los armónicos de la salida filtros de paso bajo son usados.
Si el inversor posee un valor fijo de frecuencias de salida, se utilizan filtros resonantes. Para las frecuencias ajustables en la salida, los filtros se sintonizan por encima del valor máximo de frecuencia fundamental. La tecnología PWM cambia las características de la onda cuadrada. Los pulsos utilizados para la conmutación se modulan y regulan antes de que se suministren a la carga conectada. Cuando no se requiere control de voltaje, se usa un ancho fijo del pulso.
Tipos de inversores PWM y formas de onda
La técnica de PWM en un inversor consta de dos señales. Una señal es de referencia y la otra será la portadora. El pulso necesario para cambiar el modo del inversor se puede generar mediante la comparación entre esas dos señales. Hay varias técnicas de PWM.
Modulación de ancho de pulso único (SPWM)
Por cada medio ciclo, solo hay un pulso disponible para controlar la técnica. La señal de onda cuadrada será de referencia y una onda triangular será la portadora. El pulso de puerta generado será el resultado de la comparación de la portadora y las señales de referencia. Los armónicos más altos son el principal inconveniente de esta técnica.
Modulación de ancho de pulso único
Modulación de ancho de pulso múltiple (MPWM)
La técnica MPWM se utiliza para superar el inconveniente de SPWM. En lugar de un solo pulso, se utilizan múltiples pulsos para cada medio ciclo del voltaje en la salida. La frecuencia en la salida se controla controlando la frecuencia de la portadora.
Modulación de ancho de pulso múltiple
Modulación de ancho de pulso sinusoidal
En este tipo de técnica PWM, en lugar de una onda cuadrada, se utiliza una onda sinusoidal como referencia y la portadora será una onda triangular. La onda sinusoidal será la salida y su valor RMS de voltaje está controlado por el índice de modulación.
Modulación de ancho de pulso sinusoidal
Modulación de ancho de pulso sinusoidal modificada
La onda portadora se aplica para el primer y último intervalo de sesenta grados por cada medio ciclo. Esta modificación se introduce para mejorar las características armónicas. Disminuye la pérdida por conmutación y aumenta el componente fundamental.
Modulación de ancho de pulso sinusoidal modificada
Aplicaciones
Más comúnmente, los inversores PWM se utilizan en los variadores de velocidad de CA donde la velocidad del variador depende de la variación en la frecuencia del voltaje aplicado. La mayoría de los circuitos de la electrónica de potencia se pueden controlar mediante señales PWM. Para generar las señales en forma analógica a partir de dispositivos digitales como microcontroladores , la técnica PWM es beneficiosa. Además, hay varias aplicaciones en las que la tecnología PWM se utiliza en diferentes circuitos.
Por lo tanto, se trata de una descripción general del inversor PWM, los tipos, el funcionamiento y sus aplicaciones. ¿Puede describir cómo se utiliza la tecnología PWM en las telecomunicaciones?
