Los inversores con modulación de ancho de pulso (inversor PWM) reemplazaron las versiones anteriores de inversores y tienen una amplia gama de aplicaciones. Prácticamente 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 los inversores disponibles hoy en día 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 de la tecnología modulación de ancho de pulso se denomina inversores PWM. Estos 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 la frecuencia de conmutación en el oscilador.
Diagrama del circuito del inversor PWM
El diagrama de circuito del inversor PWM se muestra en el siguiente diagrama
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 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 utiliza para detectar el voltaje requerido para cargar la batería cuando está agotada y comenzar la carga lenta de la batería una vez que esté completamente cargada.
Circuito de detección de red eléctrica de CA
Este circuito es para detectar la disponibilidad de la red eléctrica de CA. Si está disponible entonces 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 energía. Es para proteger los MOSFET de las altas corrientes. Esto también se conoce como retraso de red.
Cambio de circuito
Según la disponibilidad de la red eléctrica, este circuito cambia el funcionamiento del inversor entre los modos de batería y carga.
Apagar circuito
Este circuito sirve para monitorear de cerca el inversor y apagarlo cada vez que se produzca alguna anomalía.
Circuito del controlador PWM
Para regular el voltaje en la salida se utiliza este controlador. El circuito necesario para realizar operaciones PWM está incorporado en los circuitos integrados y estos están presentes en este circuito.
Circuito de carga de batería
El proceso de carga de una batería en el inversor está controlado por este circuito. La salida generada por el circuito sensor de la red eléctrica y los circuitos sensores de la batería son las entradas para este circuito.
Circuito oscilador
Este circuito está incorporado con el IC de PWM. Se utiliza para generar las frecuencias de conmutación.
Circuito del controlador
La salida del inversor es impulsada por este circuito en función de la señal de conmutación de frecuencia generada. Es similar al de un circuito 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. Para filtrar la forma de onda se utilizan inductores y condensadores. Para reducir los armónicos de la salida se utilizan filtros de paso bajo .
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 la frecuencia fundamental. La tecnología PWM cambia las características de la onda cuadrada. Los pulsos utilizados para la conmutación se modulan y regulan antes de suministrarlos a la carga conectada. Cuando no hay requisitos de control de voltaje, se utiliza un ancho de pulso fijo.
Tipos de inversores PWM y formas de onda
La técnica de PWM en un inversor se compone de dos señales. Una señal será la referencia y la otra será la portadora. El pulso requerido para cambiar el modo del inversor se puede generar comparando esas dos señales. Existen 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 la referencia y una onda triangular será la portadora. El pulso de puerta generado será el resultado de la comparación de la señal portadora y de referencia. Los armónicos más altos son el principal inconveniente de esta técnica.
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 por cada medio ciclo de voltaje en la salida. La frecuencia en la salida se controla controlando la frecuencia de la portadora.
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 modificada
La onda portadora se aplica durante 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.
Aplicaciones
Los inversores PWM más comúnmente se utilizan en 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 señales en forma analógica a partir de dispositivos digitales como microcontroladores, la técnica PWM es beneficiosa. Además, existen varias aplicaciones en las que se utiliza la tecnología PWM en diferentes circuitos.
Por lo tanto, se trata de una descripción general de los inversores PWM, sus tipos, su funcionamiento y sus aplicaciones. ¿Puedes describir cómo se utiliza la tecnología PWM en las telecomunicaciones?