¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

Descubre todo lo que necesitas saber sobre los inversores PWM: ¿qué son? ¿cómo funcionan? y ¿cuáles son sus aplicaciones? En este artículo te explicaremos de forma sencilla y detallada todo lo relacionado con esta tecnología, ¡no te lo pierdas!

Función de inversor PWM según el principio de la técnica de modulación de ancho de pulso. El inversor PWM puede encender y apagar el IGBT a un ritmo mucho más rápido. Así, es posible obtener una tensión sinusoidal casi perfecta, con una distorsión armónica muy baja.

Inversor de energia es un dispositivo de electrónica de potencia que convierte la señal de CC en señal de CA. Es un estático dispositivo que transforma la energía de una fuente de CC (como una batería, un panel fotovoltaico) a la carga de CA. A diferencia de un generador de CA, el inversor es de tamaño compacto.


Las principales aplicaciones del convertidor de potencia son para alimentar alta corriente y voltaje. El circuito utilizado para las mismas aplicaciones en un circuito electrónico (menor corriente y voltaje) se llama osciladores. El rectificador realiza la acción inversa de un inversor.

¿Qué es un inversor PWM?

La invención de los rectificadores e inversores fue revolucionaria en la ingeniería eléctrica. Además, la invención del inversor conduce a una nueva era de generación de energía a partir de paneles fotovoltaicos. Hoy en día, el inversor es el dispositivo de control clave en la generación de energía. Los inversores se utilizan ampliamente para convertir el voltaje de CC de las células solares fotovoltaicas en voltaje de CA. Además, los inversores PWM se utilizan ampliamente en variadores de frecuencia.


¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

PWM significa modulación de ancho de pulso. Se varía el ancho del pulso manteniendo una magnitud instantánea igual a la entrada. PWM es una técnica de conmutación que controla el ancho de pulso ajustando los interruptores entre el suministro y la carga. La frecuencia del proceso de conmutación es muy alta, por lo que no afecta a la carga. Por esta razón, la técnica PWM es la más adecuada para las cargas de inercia (motor).

La técnica PWM es superior a las otras técnicas de conmutación convencionales. La ventaja de usar la técnica PWM es que podemos variar la magnitud y frecuencia del voltaje de salida sin aumentar el número de etapas. Por lo tanto, es posible eliminar algunos de los armónicos de orden inferior y, por lo tanto, mejora la calidad de la forma de onda de salida y reduce los requisitos de filtrado.

Tipos de inversores PWM

Las siguientes son las técnicas PWM utilizadas en los inversores PWM.

  • Modulación de ancho de pulso único
  • Modulación de ancho de pulso múltiple
  • Modulación de ancho de pulso sinusoidal

Modulación de ancho de pulso único

Esta es una técnica PWM en la que solo hay un pulso presente en cada medio ciclo de la forma de onda de salida. En esta técnica, el circuito comparador primero compara la señal portadora y de referencia y emite la señal para la conmutación de IGBT o transistor de potencia. La frecuencia de la señal de referencia/modulación es el factor decisivo para la frecuencia del voltaje de salida.

Hay dos tipos de técnicas de modulación de ancho de pulso único según el tipo de señal portadora.

Tipo i

En este tipo de SPWM (modulación de ancho de pulso único), la magnitud máxima de la señal portadora coincide con el punto de inicio de la señal de modulación. Y, los interruptores se activan durante el período en que Am>Ac.

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Tipo-II

En este tipo de SPWM la magnitud máxima de la señal portadora coincide con el punto de partida de la señal moduladora. y los interruptores se encienden durante el período en que AmetroC.

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones
¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

Aquí, delta (Δ) se puede variar variando la magnitud de la señal portadora o modulando la señal sin cambiar la frecuencia. La relación entre la amplitud de la señal de referencia y la señal portadora se denomina índice de modulación.

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

Del análisis de Fourier de la forma de onda del voltaje de salida, el voltaje de salida es;

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

Dónde norte es el número de armónicos. El voltaje de salida está libre de armónicos de orden par debido a HWS (simetría de media onda). Para eliminar cualquier valor armónico específico, se puede ajustar para que el término sinusoidal sea cero.

Modulación de ancho de pulso múltiple

En la modulación de ancho de pulso múltiple, hay más de un pulso presente en cada medio ciclo. El ancho de cada pulso es el mismo y se puede variar variando la amplitud de la señal portadora. La frecuencia de la señal de referencia decide la frecuencia de la señal de salida. En este método, la distorsión armónica es menor en comparación con el anterior. La frecuencia portadora decide el número de pulsos por medio ciclo.

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

El número de pulsos por medio ciclo es

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

De acuerdo con la figura anterior,

El ancho de pulso total por cada medio ciclo es

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El voltaje RMS de la salida es;

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

De la representación de Fourier del voltaje de salida es;

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

Modulación de ancho de pulso sinusoidal

En este tipo de técnica, la señal sinusoidal es la señal de referencia y la señal triangular es la señal portadora. El número de pulsos aumenta en cada medio ciclo, lo que mejora la calidad de la salida. Por lo tanto, los armónicos de orden inferior disminuyen. Los armónicos de orden superior aumentan, sin embargo, podemos filtrar fácilmente estos órdenes armónicos. Hay tres tipos de técnicas PWM sinusoidales.

Tipo i

el cero del portador coincide con el cero de un Señal de referencia

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

En la figura anterior, la señal sinusoidal es una señal de referencia y la señal triangular es una señal portadora.

El número de pulsos en cada medio ciclo es;

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Tipo-II

El pico de la portadora coincide con el cero de la Señal de referencia

¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

En este caso, el número de pulsos por medio ciclo es;


¿Qué es un inversor PWM? Tipos y sus aplicaciones

El voltaje de salida es directamente proporcional al índice de modulación (m=Ametro/AC)

El voltaje de salida es directamente proporcional al índice de modulación y al voltaje de CC de entrada, el voltaje RMS se puede variar variando índice de modulación y el voltaje instantáneo se puede variar cambiando el voltaje de entrada de CC. Por lo tanto, el inversor PWM puede variar el voltaje y la frecuencia de salida simultáneamente.

Tipo-III

En este tipo de técnica PWM, mantenemos el índice de modulación mayor que uno, por lo que el voltaje de salida de CA permanece casi constante. La forma de onda de salida parece una onda cuadrada simple. Esto también se llama un caso de Sobremodulación (m > 1).

Aplicaciones de los inversores PWM

  • Los inversores PWM se utilizan ampliamente en variadores de frecuencia para controlar la velocidad del motor de inducción. La velocidad del motor de inducción es proporcional a la frecuencia. Pero, un punto muy importante aquí es que el voltaje debe aumentar o disminuir al aumentar/disminuir la frecuencia. La relación de voltaje a frecuencia (V/f) debe ser constante para mantener el flujo constante en el motor. El inversor PWM aumenta o disminuye simultáneamente la frecuencia y el voltaje.
  • En el sistema de energía solar, el inversor PWM es el más adecuado para convertir el voltaje de CC de la celda solar fotovoltaica en voltaje de CA.
  • Los inversores PWM tienen una amplia aplicación en línea y fuera de línea fuente de alimentación ininterrumpida (UPS).

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