Grupo14 Fase2 41y2n

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

ELECTRONICA DE POTENCIA_203039_611

Fase 2

Presenta ANDERSSON HISNARDO PLATA SANGUINO

Tutor(a) MARIO RICARDO ARBULU

Norte de Santander Abril 2019

INTRODUCCION Se tiene como fin usar las técnicas de análisis y modelado de circuitos convertidores de potencia para la transformación de la energía eléctrica desarrollando sistemas con altos niveles de estabilidad y rendimiento a través de la apropiación de los conceptos que integran los circuitos convertidores, el cual incluyen Rectificadores, Convertidores DC-DC y convertidores DC-AC.

Actividades a desarrollar Fase 2 - Diseñar la etapa de conmutación por SPWM 1. Investigar y construir un cuadro sinóptico sobre el concepto de modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM). MODULACION SENOIDAL DEL ANCHO DE PULSO (SPWM)

La modulación se logra empleando una señal de control sinusoidal 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 a la frecuencia de salida deseada 𝑓, que es comparada con una onda portadora triangular para generar las señales de disparo.

La relación de modulación de amplitud es: 𝑉𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙 𝑚𝑎 = 𝑉𝑡

La relación de modulación de frecuencia es: 𝐹𝑠 𝑚𝑓 = 𝐹1

La técnica SPWM consiste en emplear varios pulsos de disparo en cada medio ciclo de voltaje de salida y hacer variar el ancho de cada pulso en proporción con la amplitud de una onda sinusoidal evaluada en el centro del mismo pulso.

En vez de mantener igual el ancho de todos los pulsos, como es el caso de la modulación múltiple, el ancho de cada pulso varía en proporción con la amplitud de una onda senoidal evaluada en el centro del mismo pulso. El factor de distorsión y las armónicas de menor orden se reducen en forma significativa.

2. Se debe diseñar el modulador de ancho de pulso cumpliendo con lo siguiente: 

Tipo de modulación SPWM, si es unipolar o bipolar.

Modulación SPWM Bipolar Mediante esta técnica se utiliza una única señal de referencia senoidal 𝑉𝑠𝑒𝑛 , y una señal portadora triangular 𝑉𝑡𝑟𝑖 , que fija la frecuencia de conmutación, de modo que: Si 𝑉𝑠𝑒𝑛 > 𝑉𝑡𝑟𝑖 → 𝑉0 = +𝑉𝐷𝐶 (𝑄1 𝑦 𝑄4 𝑂𝑁) Si 𝑉𝑠𝑒𝑛 < 𝑉𝑡𝑟𝑖 → 𝑉0 = −𝑉𝐷𝐶 (𝑄2 𝑦 𝑄3 𝑂𝑁)

Imagen1: Inversor puente completo La forma de onda triangular está sincronizada con la de referencia, y se suele elegir una mf que sea un entero impar. De esta forma, la salida del PWM muestra una simetría impar.

Imagen 2: Forma de onda SPWM Bipolar



Cálculo del Índice de modulación de amplitud.

Se calcula la relación del valor de voltaje pico de la señal de referencia con la señal triangular bajo la siguiente fórmula: 𝑀𝑎 =

𝐴𝑟 𝐴𝑝

Donde: 𝑀𝑎 = 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝐴𝑚𝑝𝑙𝑖𝑡𝑢𝑑 𝐴𝑟 = 𝐴𝑚𝑝𝑙𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐴𝑝 = 𝐴𝑚𝑝𝑙𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 Ejemplo, si el voltaje pico de la señal de referencia será de 80V, y el de la portadora será de 150V 𝑀𝑎 =



60𝑉 = 𝑀𝑎 = 0.4 150𝑉

Cálculo del índice de modulación en frecuencia.

Relaciona la frecuencia de la onda portadora con la frecuencia de la onda moduladora o de referencia: 𝑀𝑓 =

𝑓𝑝 𝑓𝑚

Donde: 𝑀𝑓 = 𝐼𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑓𝑝 = 𝐹𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 𝑓𝑚 = 𝐹𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 El índice de modulación de frecuencia no es fijo, es variable en algunos casos De manera normal, en accionamientos eléctricos con velocidad variable, 𝑓𝑚 varía en función de la velocidad deseada mientras 𝑓𝑠 se mantiene constante. Esto hace que el índice de frecuencias sea variable.

Por ejemplo, para desarrollar este índice de modulación de frecuencia, he decidido que mi frecuencia sea múltiplo de la frecuencia de la tensión de línea que usaré (60Hz); La frecuencia será entonces de 60KHz: 𝑀𝑓 =



60000 𝐻𝑧 = 1000 60 𝐻𝑧

Gráfica del nivel de distorsión armónica característico.

Imagen 3: Nivel de distorsión armónica

CONCLUSIONES Se identifica y diseña la etapa de conmutación SPWM, donde se investigó el funcionamiento a través de mapas mentales, e identificar la mejor implementación unipolar o bipolar, así mismo las fórmulas matemáticas básicas para la modulación.

BIBLIOGRAFIA Mohan, N. Undeland, T. Robbins, W.(2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño (pp. 71-104). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=9 0&docID=10565530&tm=1482452282595 Mohan,N. Undeland,T. Robbins,W.(2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño (pp. 142-175). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=1 61&docID=10565530&tm=1482452528454 Mohan,N. Undeland,T. Robbins,W.(2009). Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño (pp. 176-218). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=1 95&docID=10565530&tm=1482452656289 Gimeno, S. Seguí, S. Orts, S. (2011). Convertidores electrónicos: energía solar fotovoltaica, aplicaciones y diseño. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=1 &docID=10646884&tm=1502340653449