Inversor 2015

INVERSOR DC a AC

Universidad Manuela Beltrn

Ingeniera electrnica

German Barrera Jessica Linares Rubn Monroy

ABSTRACT

Power inverters convert direct current

(DC), the power that comes from a car

battery, into alternating current (AC),

the kind of power supplied to your

home and the power larger electronics

need to function. What kind of power

inverter is the right one for the job?

How do you install one? And how

exactly does an inverter change the

current from one form to another? In

this article, we'll explore all the

positives and negatives of DC to AC

power inverters.

INTRODUCCION

Una de las principales necesidades

que se presentan en la actualidad, es

cargar los dispositivos porttiles como

celulares, MP3, GPS, y tabletas.

Debido que el uso continuo de estos

dispositivos genera la descarga de la

batera cuando ms se necesita, una

solucin a esta problemtica es

realizar un cargador el cual se utilizara

en el vehculo por medio del conector

de cigarrillo, as se podr usar y/o

cargar al mismo tiempo que se est en

el interior del vehculo, en el siguiente

documento se plantear una solucin

a la problemtica planteada.

MARCO TEORICO

Inversores: son aquellos dispositivos

que funcionan automticamente, sin

necesidad de estar conectados a

ninguna red de alterna, de forma que

se permita la transformacin de

continua a alterna, cuando en el lado

de alterna slo haya receptores de

energa. A estos dispositivos se les

denominar inversores u onduladores

autnomos o auto guiados. El

funcionamiento de los inversores auto

guiados se caracterizar por ser el

propio dispositivo quin determina la

frecuencia y la forma de onda de la

tensin alterna suministrada a la

carga. Existen varios tipos de

inversores primero se desarrollara los

inversores estticos con

semiconductores.

Dentro de los inversores estticos con

semiconductores, podemos distinguir

dos grandes grupos:

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1. con transistores para

aplicaciones de baja potencia

2. con SRC aplicables hasta

potencias ms elevadas. [1]

Fig.1. Clasificacin de los inversores. [1]

Clasificaciones pueden realizarse

desde el punto de vista de la

aplicacin, de los elementos

semiconductores utilizados, del tipo de

seal monofsica o trifsica alterna

que proporcionen, o dependiendo del

tipo de alimentacin del inversor. Con

este ltimo criterio, podemos distinguir

entre:

Fig. 2. Clasificacin dependiendo el tipo de alimentacin.

[1]

Fig. 3. Principio de Funcionamiento [1]

El principio de funcionamiento se basa

en la conduccin de un interruptor

durante un semiperodo, instante

durante el cual se le aplica a la carga

una tensin igual a Vs/2, junto con la

imposicin de una conduccin

alternada y no simultnea de ambos

interruptores. La tensin rms a la

salida puede expresarse como:

La tensin instantnea de salida

puede ser expresada en trminos de

la serie de Fourier como: donde

w=2fo es la frecuencia de la tensin

de salida en radianes/seg.

Sustituyendo n=1 en la ecuacin

anterior obtenemos el valor

instantneo de la componente

fundamental, que calculando su valor

rms se obtiene:

V1_rms = 2 Vs/(2 ) = 0.45 Vs

Diferentes configuraciones de los

Inversores.

Cualquier inversor puede ser

constituido por uno o varios voltajes de

entrada de corriente continua, que por

medio de un conjunto de interruptores

pueden ser conectados a una carga

mono o polifsica para obtener de

manera alternada semiciclos positivos

y negativos en la salida. Veamos a

continuacin la representacin de las

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configuraciones bsicas,

distinguiendo entre configuraciones

monofsicas y trifsicas.

Configuraciones Monofsicas: -

Estructura tipo Push-Pull

(Transformador con toma

intermedia):

Los interruptores estn sometidos a

una tensin 2Vs cuando estn en

abierto. Los circuitos reales con

transistores o tiristores someten por

tanto a estos dispositivos a picos de

tensin todava mayores a 2Vs debido

a las inevitables oscilaciones que

tienen lugar en las conmutaciones.

Por dicha razn esta configuracin no

es adecuada para trabajar con

tensiones de alimentacin altas.

Fig. 4. Inversores con trasformacin de onda media. [2]

Estructura tipo Semi-puente

Esta configuracin es ms adecuada

para tensiones altas de la fuente C.C.

que la configuracin con

transformador de toma media, pero

tiene el inconveniente de que la

tensin. (Ver figura 5)

Fig. 5 Circuito inversor con batera de toma media. [2]

Estructura tipo Puente-completo.

En todos los inversores, si la carga es

resistiva pura, la forma de onda de

corriente es la misma que la de

tensin, con la escala

correspondiente. Sin embargo,

cuando la carga dispone de

componentes reactivas, la intensidad

estar desfasada positiva o

negativamente frente a la tensin. (Ver

figura 6).

Fig. 6. Circuito puente completo [2].

Configuraciones Trifsicas:

Los inversores trifsicos se utilizan en

aplicaciones de mayor potencia,

pudiendo estar formados por tres

inversores monofsicos

independientes conectados a la

misma fuente, Las tres seales

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alternas que obtienen de manera

independiente en cada inversor,

pueden ser conectadas al primario de

un transformador trifsico dejando la

conexin de sus secundarios en

configuracin delta o estrella en

funcin de la carga. Este montaje

requiere tres transformadores

monofsicos, doce transistores y doce

diodos. Si las tensiones de salida de

los inversores monofsicos no estn

perfectamente equilibradas en

magnitud y fase, la salida del sistema

estar descompensada. [2]

Fig. 6. Configuracin trifsica. [2]

El funcionamiento de este inversor

trifsico se caracteriza por dos modos

de funcionamiento distintos en funcin

del intervalo de conduccin de cada

interruptor.

180 grados de conduccin:

Cada interruptor conduce 180, de

forma que siempre existirn tres

transistores conduciendo

simultneamente. Las terminales a, b,

c, estarn o conectados al borne

positivo de la batera de entrada o al

terminal negativo de la misma. De la

secuencia de disparo (123, 234, 345,

456, 561,...) se obtendrn 6 intervalos

de funcionamiento distintos,

agrupados en 3 modos.

120 grados de conduccin:

Cada interruptor conduce 120, de

forma que siempre existirn dos

transistores conduciendo

simultneamente. De la secuencia de

disparo (12, 23, 34, 45, 56, 61,...) se

obtendrn 3 intervalos de

funcionamiento distintos, en un semi-

ciclo de la tensin de salida:

Fig. 7. Intervalos de funcionamiento. [2]

Componentes a utilizar y anlisis

del diseo previo.

Un circuito previo que sea porttil para

realizar el inversor se muestra en la

figura 8. El cual consta de un

CD4047B encargado de hacer la

oscilacin estable, genera las seales

cuadradas complementarias en sus

pines de salida 10 y 11, el IC1 el

tiempo de viene determinado por la

resistencia y condensador C2 y R2,

tambin tiene dos Mosfet T1 y T2

sirven como controladores para el

generador de alta tensin un

trasformador de 12-0-12/5A a 220V

para la salida.

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Fig. 8 Diseo previo del inversor.

Conclusiones

Los inversores estticos son

circuitos que generan una

tensin o intensidad alterna a

partir de una fuente de

continua.

La aparicin de los transistores

de potencia y los tiristores ha

facilitado enormemente la

solucin de esta funcin,

promoviendo la proliferacin de

diversos circuitos con muy

buenas caractersticas que

hubieran sido de difcil

realizacin mediante las

tcnicas clsicas.

Los inversores u onduladores

se pueden estudiar como

rectificadores controlados

funcionando en sentido

inversor. Sin embargo, estos

dispositivos tienen la

caracterstica, que en muchas

ocasiones es un gran

inconveniente, de que para

transformar la energa de

corriente continua en alterna

deben conectarse a una fuente

alterna del exterior que impone

la frecuencia de

funcionamiento, con lo cual se

les llama inversores

controlados o guiados

BIBLIOGRAFIA

[1] Introduccin a la electrnica de

potencia, Universidad de Valencia,

Tema 11 inversores.

[2] Convertidores DC/AC autor Juan

D. Aguilar Pea. Departamento de

electrnica. Universidad de Jaen

Espaa.

[3] Electrnica de Potencia, J. A.

Pomilio, Universidade Estadual de

Campinas, SP - Brasil.- Electrnica

de Potencia, D. W. Hart, Valparaso

University, Valparaso Indiana.

Prentice Hall.

[4] Electrnica principios y

aplicaciones, Charles A. Schuler.

Editorial. Mc. Graw Hill, julio de 2002,

pg. 38.

[5] Principios de electricidad y

electrnica II. Antonio Hermosa

Donate. Editorial Marcombo. Pg.

182.