Inversores Monofásicos de Medio Puente

INVERSORES MONOFÁSICOS DE MEDIO PUENTE INVERSORES DE ONDA CUADRADA 1. INVERSOR INVERSOR EN MEDIO MEDIO PUENTE PUENTE El medio puente es la on!"u#ai$n in%e#so#a m&s senilla. Se o om mpone one de dos dos 'uen 'uente tess de tens tensii$n de i"ual "ual %al %alo# dispuestas en se#ie ( de dos inte##upto#es inte##upto#es ont#olados) ont#olados) tal ( omo se muest#a en la !"u#a *. El modo de 'unionamiento m&s simple onsiste en +ae# onmuta# los inte##upto#es ,- ( , on se/ales de ont#ol omplementa#ias de 'o#ma 0ue ada uno est e##ado la mitad de un pe#iodo. De este modo se o2tiene una onda uad#ada de salida de amplitud VE34 ( sin omponente de ontinua. Pa#a la implementai$n p#&tia de un in%e#so# en medio puente on I56Ts se emplea el i#uito de la !"u#a 7.a. Tal ( omo se oment$ ante#io#mente) un in%e#so# de2e de pode# t#a2a8a# en los uat#o uad#antes po# lo 0ue es neesa#io empl em plea# ea# diod diodos os en pa#a pa#ale lelo lo o on n los los I56T I56Ts. s. Po# e8em e8empl plo) o) uando el I56T supe#io# ,- est& en ondui$n la tensi$n de salida es positi%a pe#o la o##iente de2e de pode# toma# %alo#es tanto positi%os omo ne"ati%os. En este aso) el diodo en pa#alelo on ,- pe#mite la i#ulai$n de o##iente ent#ante. Cuando se dispone 9niamente de una 'uente de ontinua de ent# ent#ad ada a la so solu lui i$n $n +a2i +a2itu tual al es em empl plea ea## un di%i di%iso so## apaiti%o omo el most#ado en la !"u#a 7.2 pa#a o2tene# dos 'uentes de %alo# VE34 en se#ie. Pa#a onse"ui# aislamiento ent#e la ent#ada ( la salida en un in%e#so# en medio puente se aopla la a#"a a t#a%s de un t#ans'o#mado#.

Pa#a ent#a# en detalle de $mo a'etan los diodos en antipa#alelo e ilust#a# el 'unionamiento en uat#o uad#antes %e#emos a ontinuai$n un e8emplo o##espondiente a un in%e#so# en medio puente alimentando a una a#"a R:. Empleando se/ales omplementa#ias pa#a el "o2ie#no de los I56T se o2tiene una 'o#ma de onda uad#ada en la salida US. En #"imen pe#manente la o##iente 0ue i#ula po# la a#"a es una suesi$n de e%oluiones e;poneniales de %alo# medio nulo. Mient#as pe#manee enendido el t#ansisto# supe#io# ,-) la o##iente de salida del in%e#so# iS i#ula a t#a%s del diodo D- uando es ent#ante
ene#">a se #eali?a desde la salida +aia la ent#ada. :os diodos son po# tanto neesa#ios pa#a 0ue el in%e#so# pueda mane8a# #eati%a. En la !"u#a @ se +a inluido tam2in la 'o#ma de onda de la tensi$n en el t#ansisto# ,-. :a tensi$n m&;ima 0ue sopo#tan los t#ansisto#es de un medio puente es el do2le de la amplitud de la onda uad#ada de salida.

:a !"u#a 1 muest#a la on!"u#ai$n denominada medio puente asimt#io. En este i#uito se "ene#a una onda uad#ada 0ue %a#>a ent#e VE ( . Pa#a elimina# la omponente de ontinua se emplea un ondensado# en se#ie C. :a se/al de salida 0ue se o2tiene es una onda uad#ada de amplitud VE34. :as a#ate#>stias de un in%e#so# en medio puente se pueden #esumi# en los si"uientes puntosB

•

•

•

•

•

P#opo#ionan una onda uad#ada. :a se/al de salida de un in%e#so# en medio puente no modulado es una onda uad#ada) po# lo 0ue el ontenido a#m$nio es mu( ele%ado ( el !lt#ado es omple8o. :a amplitud de salida no es ont#ola2le. En un medio puente se o2tiene una onda uad#ada u(a amplitud es i"ual a la tensi$n de alimentai$n. El 9nio p#oedimiento pa#a %a#ia# la amplitud de salida es mediante un on%e#tido# p#e%io 0ue pe#mita modi!a# la tensi$n de ent#ada al in%e#so#. F#euenia de salida %a#ia2le. En un in%e#so# en medio puente no modulado la '#euenia de salida es i"ual a la de onmutai$n de los inte##upto#es. :a tensi$n 0ue sopo#tan los inte##upto#es es el do2le de la amplitud de la se/al uad#adade salida. :os te#minales de #e'e#enia pa#a el "o2ie#no de los inte##upto#es no est&n #e'e#idos a un mismo punto. Este aspeto se estudia en detalle en apa#tados poste#io#es de esta lei$n.

INVERSOR PUSPU:: El in%e#so# pus+pull es una topolo">a 0ue emplea dos inte##upto#es ont#olados ( un t#ans'o#mado# on toma media en el p#ima#io pa#a o2tene# una onda uad#ada de alte#na <%e# !"u#a 11=. Al i"ual 0ue en el medio puente se

+ae onmuta# am2os t#ansisto#es emplean do se/ales de ont#ol omplementa#ias. De este modo) on ,- e##ado) se aplia una tensi$n en el semide%anado in'e#io# del p#ima#io del t#ans'o#mado# 0ue indue una tensi$n de salida positi%a US. Cuando se a2#e ,- ( se ie##a , la situai$n se in%ie#te) 0uedando apliada tensi$n en el semide%anado supe#io# 0ue indue una tensi$n de salida ne"ati%a. Mient#as , pe#manee e##ado el t#ansisto# ,- sopo#ta el do2le de la tensi$n de ent#ada VE de2ido a 0ue se suman las tensiones de los dos semide%anados de p#ima#io. :as a#ate#>stias de un in%e#so# en pus+pull se pueden #esumi# en los si"uientes puntosB •

•

• •

•

P#opo#ionan una onda uad#ada. Al i"ual 0ue en el medio puente) la se/al de salida de un in%e#so# pus+ pull es una onda uad#ada) po# lo 0ue el ontenido a#m$nio es mu( ele%ado. :a amplitud de salida no es ont#ola2le. :a tensi$n de salida es p#opo#ional a la tensi$n de alimentai$n po# lo 0ue pa#a el ont#ol de la amplitud es neesa#io un on%e#tido# p#e%io. F#euenia de salida %a#ia2le. :a tensi$n m&;ima 0ue sopo#tan los inte##upto#es es el do2le de la tensi$n de alimentai$n. :as se/ales de ont#ol de am2os inte##upto#es est&n #e'e#idas a un mismo punto. Esta a#ate#>stia simpli!a la implementai$n del i#uito de ont#ol omo se %e#& poste#io#mente en esta lei$n.

4. INVERSOR EN PUENTE COMP:ETO En la !"u#a 14 se muest#a el es0uema elt#io de un in%e#so# en puente ompleto. Un puente ompleto se ompone de uat#o inte##upto#es a"#upados en dos #amas a in"lesa=. Una p#ime#a #ama 'o#mada po# los inte##upto#es ,1 ( ,4 ( una se"unda #ama po# , ( ,. Al dispone# de uat#o inte##upto#es) el n9me#o de estados posi2les es ma(o# 0ue en un medio puente. Eliminando a0uellas om2inaiones 0ue dan lu"a# a o#toi#uitos de #ama ( a0uellas en 0ue la a#"a 0ueda desonetadaG) se dispone de uat#o om2inaiones de estados posi2les. Estas om2inaiones se ilust#an en la !"u#a 1. Como se o2se#%a en la !"u#a) la tensi$n de salida puede toma# t#es %alo#es distintosB -VE) VE ( . Esta a#ate#>stia pe#mite ma(o#es posi2ilidades de ont#ol. :as est#ate"ias de ont#ol m&s simples 0ue pueden emplea#se en un puente ompleto sonB

ont#ol sin desli?amiento desli?amiento de 'ase.

de

'ase

(

ont#ol

on

PUENTE COMPLETO SIN DESLIZAMIENTO DE FASE

En el ont#ol sin desli?amiento de 'ase se +ae onmuta# alte#nati%amente los inte##upto#es de ada dia"onal. Es dei#) la mitad de un pe#iodo pe#maneen e##ados ,1 ( , ( la ot#a mitad ,4 ( ,. De esta 'o#ma se o2tiene una se/al de salida uad#ada de amplitud VE) tal omo se muest#a en la !"u#a 1. :a p#inipal di'e#enia #espeto al medio puente es 0ue) a i"ual es'ue#?o de tensi$n en los semionduto#es) se o2tiene el do2le de amplitud de la tensi$n de salida po# lo 0ue se duplia la apaidad de mane8a# potenia.

PUENTE COMPLETO CON DESLIZAMIENTO DE FASE

En el modo de ont#ol sin desli?amiento de 'ase p#esentado en el apa#tado ante#io#las dos #amas 0ue omponen el puente ompleto t#a2a8an des'asadas 17H ent#e s>. Si se modi!a este &n"ulo de des'ase se o2tienen inte#%alos du#ante los uales pe#maneen e##ados los dos t#ansisto#es de la pa#te supe#io# <,1 ( ,= o los dos t#ansisto#es de la pa#te in'e#io# <,4 ( ,= omo se ilust#a en la !"u#a 1. De este modo se o2tiene una tensi$n de salida on inte#%alos de %alo# e#o. Mediante el &n"ulo de des'ase a ent#e las se/ales de ont#ol se am2as #amas se puede modi!a# la amplitud de la omponente 'undamental de la tensi$n de salida. Ot#a %enta8a del ont#ol on desli?amiento de 'ase es 0ue el ontenido a#m$nio de la tensi$n de salida es meno# de2ido a 0ue la 'o#ma de onda o2tenida es m&s p#$;ima a una senoide.

:as de un puente pueden si"uientes •

•

•

:a salida t#es

a#ate#>stias in%e#so# en ompleto se #esumi# en los puntosB

tensi$n de puede toma# %alo#es distintosB -VE) VE ( . Esta a#ate#>stia in#ementa las posi2ilidades de ont#ol en ompa#ai$n on las topolo">as des#itas ante#io#mente. Pe#mite el ont#ol de la amplitud de salida. Modi!ando el &n"ulo de desli?amiento se puede a8usta# la amplitud del a#m$nio 'undamental de la salida ( ont#ola# de este modo la potenia de salida. Pe#mite #edui# el ontenido a#m$nio en la salida. El empleo de inte#%alos on tensi$n de salida nula pe#mite o2tene# 'o#mas de onda m&s p#$;imas a una senoide.