Instituto universitario politécnico “Santiago Mariño” Extensión Porlamar
Inversores Henry López
CI: 16.825.463 Porlamar julio del 2016
Los inversores Los onduladores o inversores
Aplicaciones de los inversores
Son convertidores estáticos de energía que convierten la corriente continua CC en corriente alterna CA, con la posibilidad de alimentar una carga en alterna, regulando la tensión, la frecuencia o bien ambas. Más exactamente, los inversores transfieren potencia desde una fuente de continua a una carga de alterna.
Las aplicaciones mas típicas de los inversores de potencia pueden ser: •Accionamientos de motores de CA de velocidad ajustable. •Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) •Dispositivos de corriente alterna que funcionan a partir de una batería. •Hornos de inducción., etc.
Clasificación de los inversores Los inversores Se clasifican básicamente por su potencia nominal de salida, sin embargo existen otros parámetros a considerar como son: el tipo de onda: cuadrada, senoidal, senoidal modificada (cuasi - senoidal), voltaje para protecciones, opciones como la de inversor cargador, etc. Sus Características • Económicos. • Baja eficiencia • Producen demasiados armónicos que generan interferencias (ruidos).
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Tipos de onduladores o inversores Suelen distinguirse tres configuraciones o topologías de inversores: con transformador de toma media (“push-pull”), con batería de toma media (medio puente) y configuración en puente completo.
MONOFÁSICOS Medio Puente (Half Bridge) TOPOLOGIA CLASICA CARACTERÍSTICAS: • Tensión máxima que deben soportar los interruptores de potencia: UB, más las sobretensiones que originen los circuitos prácticos. • Tensión máxima en la carga UB/2, por tanto para igual potencia corrientes más elevadas que en el puente completo. • Topología adecuada para tensión en la batería alta y potencia en la carga media.
Puente Completo ( Full Bridge) TOPOLOGIA CLASICA CARACTERÍSTICAS: • Tensión máxima que deben soportar los interruptores de potencia: UB, más las sobretensiones que originen los circuitos prácticos. • Tensión máxima en la carga UB, por tanto para igual potencia corrientes más bajas que en el medio puente. • Topología adecuada para tensión en la batería alta y potencia en la carga alta. • Doble nº de interruptores de potencia que en el medio puente y que en el Push-Pull y de gobierno más complejo por no tener un terminal referido a masa, (T1 yT3).
Push-Pull TOPOLOGÍAS CLÁSICAS CARACTERÍSTICAS: • Tensión máxima que deben soportar los interruptores de potencia: UB, más las sobretensiones que originen los circuitos prácticos, que en este caso serán mayores debido a la inductancia de dispersión del transformador. • Tensión máxima en la carga UB. • El transformador de toma media tiene un factor de utilización bajo en el primario y empeora bastante el rendimiento de los circuitos prácticos. No es aconsejable utilizar esta topología para potencias de más de 10kVA. • Solo utiliza dos interruptores de potencia y ambos están referidos a masa y por tanto su gobierno es sencillo.
Puente Trifásico TOPOLOGÍAS CLÁSICAS Puente trifásico de tres ramas
Sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI). Para alimentar cargas críticas, como son ordenadores que controlan procesos importantes, equipos médicos, etc., es necesario el empleo de sistemas de alimentación ininterrumpida, abreviados por las siglas SAIs (del inglés UPS, “Uninterruptible Power Supply”). Este tipo de sistemas proporciona protecciones frente a cortes de alimentación, así como regulación de tensión frente a fluctuaciones (por encima o por debajo) de los valores nominales. Además, se emplean como supresores de transitorios y de armónicos en la línea de alimentación. La figura 5.10 muestra un diagrama de bloques de un SAI. En modo normal de operación, la potencia suministrada a la carga proviene de la red de CA de la empresa suministradora. En caso de producirse una fluctuación en la línea (corte, sobretensión, etc.), la potencia es suministrada por el banco de baterías. Un SAI debe incluir un cargador de baterías, para mantener la batería cargada en cualquier momento.
Control de motores. Uno de los grandes campos de aplicación de la Electrónica de Potencia se encuentra en la regulación de velocidad de máquinas eléctricas, típicamente motores. Usualmente, al sistema electrónico que alimenta un motor se suele denominar accionamiento, y éste incluye no sólo la parte de potencia sino también los circuitos de protección y control que gobiernan los convertidores de potencia. En función del tipo de motor, se suelen clasificar en accionamientos de alterna y accionamiento de continua. Dependiendo de la aplicación, se puede controlar la velocidad, la posición, o el par de un motor eléctrico. Desde el punto de vista energético, el empleo de accionamientos para motores mejora substancialmente el rendimiento del sistema que se está controlando. Existen infinidad de aplicaciones en las que actualmente se emplean accionamientos, desde sistemas de aire acondicionado, bombas, grúas, etc. hasta máquinas de control numérico, donde se requiere un control preciso de la velocidad y posición de los motores utilizados.
Accionamiento de corriente alterna De forma análoga a los accionamientos de corriente continua, los accionamientos de corriente alterna, permiten regular distintas magnitudes en un motor de CA, ya sea velocidad, posición, par, etc. Dependiendo de la aplicación, se utilizan distintos convertidores de potencia. En aquellas en las que la precisión no es crítica, se utilizan convertidores CA/CA, del tipo directo, normalmente basados en tiristores (reguladores de CA y cicloconvertidores). A pesar de su sencillez, estos convertidores generan un gran número de armónicos. Para aplicaciones donde se requiere mayor precisión o mejor calidad de energía, se utilizan convertidores del tipo indirecto. La estructura más empleada es la de un rectificador en cascada con un inversor PWM tal como se muestra en la figura 5.11. Hoy en día, el empleo de este tipo de convertidores está desbancando el empleo masivo que en el pasado se hacía con los motores de CC.
Esquema de un sistema de control electrónico de un motor de CA .