1. INVERSORES

2. INTRODUCCION La electrnica de potencia se puede definir como laaplicacin de la electrnica para el control y la conversion de la enegia electrica mediante la conmutacion de dispositivos semiconductores. Las tecnicas de conversion requieren la conmutacion de dispositivos semiconductores de potencia, que a su vez son controlados mediante seales de conmpuertas generadas por circuitos electronicos de bajo nivel tales como circuitos integrados y componentes discretos los cuales se han ido desplazando por microprocesadores con el paso de los aos. Dentro de la electronica de potencia los circuitos para transformar de corriente directa a corriente alterna se conocen como inversores. 3. INTRODUCCION Dentro de los dispositivos de la electronica de potencia seconocen los tiristores( SCR,GTO,TRIAC,RTC,SITH,LASCR,FET,MOS), transistores (BJT,MOSFET ,IGBT) y diodos. Un tiristor es uno de los tipos ms importantes de los dispositivos semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrnicos de potencia. Se operan como conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores prcticos exhiben ciertas caractersticas y limitaciones. 4. INTRODUCCION Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas deestructura pnpn con tres uniones pn tiene tres terminales: nodo ctodo y compuerta. La fig. 1 muestra el smbolo del tiristor y una seccin recta de tres uniones pn. Los tiristores se fabrican por difusin. Cuando el voltaje del nodo se hace positivo con respecto al ctodo, las uniones J1 y J3 tienen polarizacin directa o positiva. La unin J2 tiene polarizacin inversa, y solo fluir una pequea corriente de fuga del nodo al ctodo. Se dice entonces que el tiristor est en condicin de bloqueo directo o en estado desactivado llamndose a la corriente fuga corriente de estado inactivo ID. Si el voltaje nodo a ctodo VAK se incrementa a un valor lo suficientemente grande la unin J2 polarizada inversamente entrar en ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa VBO. Dado que las uniones J1 y J3 ya tienen polarizacin directa, habr un movimiento libre de portadores a travs de las tres uniones que provocar una gran corriente directa del nodo. Se dice entonces que el dispositivo est en estado de conduccin o activado. 5. INTRODUCCION TIRISTOR:La cada de voltaje se deber a la cada hmica de las cuatro capas y ser pequea, por lo comn 1v. En el estado activo, la corriente del nodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente de enganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida de flujo de portadores a travs de la unin; de lo contrario, al reducirse el voltaje del nodo al ctodo, el dispositivo regresar a la condicin de bloqueo. La corriente de enganche, IL, es la corriente del nodo mnima requerida para mantener el tiristor en estado de conduccin inmediatamente despus de que ha sido activado y se ha retirado la seal de la compuerta. Una vez que el tiristor es activado, se comporta como un diodo en conduccin y ya no hay control sobre el dispositivo. El tiristor seguir conduciendo, porque en la unin J2 no existe una capa de agotamiento de vida a movimientos libres de portadores. Sin embargo si se reduce la corriente directa del nodo por debajo de un nivel conocido como corriente de mantenimiento IH, se genera una regin de agotamiento alrededor de la unin J2 debido al nmero reducido de portadores; el tiristor estar entonces en estado de bloqueo. La corriente de mantenimiento es del orden de los miliamperios y es menor que la corriente de enganche, IL. Esto significa que IL>IH. La corriente de mantenimiento IH es la corriente del nodo mnima para mantener el tiristor en estado de rgimen permanente. La corriente de mantenimiento es menor que la corriente de enganche. Cuando el voltaje del ctodo es positivo con respecto al del nodo, la unin J2 tiene polarizacin directa, pero las unioneJ1 y J3 tienen polarizacin inversa. Esto es similar a dos diodos conectados en serie con un voltaje inverso a travs de ellos. El tiristor estar en estado de bloqueo inverso y una corriente de fuga inversa, conocida como corriente de fuga inversa IR, fluir a travs del dispositivo. 6. INTRODUCCION Modelo de tiristor de dostransistores La accin regenerativa o de enganche debido a la retroalimentacin directa se puede demostrar mediante un modelo de tiristor de dos transistores. Un tiristor se puede considerar como dos transistores complementarios, un transistor PNP, Q1, y un transistor NPN, Q2, tal y como se demuestra en la figura 3. 7. INTRODUCCION Activacin del tiristor: Un tiristor se activa incrementando la corriente del nodo. Esto se puede llevar a cabo mediante una de las siguientes formas: TERMICA. Si la temperatura de un tiristor es alta habr un aumento en el nmero de pares electrn-hueco, lo que aumentar las corrientes de fuga. Este aumento en las corrientes har que a1 y a2 aumenten. Debido a la accin regenerativa (a1 + a2) puede tender a la unidad y el tiristor pudiera activarse. Este tipo de activacin puede causar una fuga trmica que por lo general se evita. LUZ. Si se permite que la luz llegue a las uniones de un tiristor, aumentaran los pares electrn-hueco pudindose activar el tiristor. La activacin de tiristores por luz se logra permitiendo que esta llegue a los discos de silicio. ALTO VOLTAJE. Si el voltaje directo nodo a ctodo es mayor que el voltaje de ruptura directo VBO, fluir una corriente de fuga suficiente para iniciar una activacin regenerativa. Este tipo de activacin puede resultar destructiva por lo que se debe evitar. dv/dt. Si la velocidad de elevacin del voltaje nodo-ctodo es alta, la corriente de carga de las uniones capacitivas puede ser suficiente para activar el tiristor. Un valor alto de corriente de carga puede daar el tiristor por lo que el dispositivo debe protegerse contra dv/dt alto. Los fabricantes especifican el dv/dt mximo permisible de los tiristores. CORRIENTE DE COMPUERTA. Si un tiristor est polarizado en directa, la inyeccin de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo de compuerta entre la compuerta y las terminales del ctodo activar al tiristor. Conforme aumenta la corriente de compuerta, se reduce el voltaje de bloqueo directo, podiendo llegar a activarse. 8. INTRODUCCION Tipos de tiristores: Tiristores de control de fase o de conmutacin rpida (SCR): El miembro ms importante de la familia de los tiristores es el tiristor de tres terminales, conocido tambin como el rectificador controlado de silicio o SCR. Este dispositivo lo desarroll la General Electric en 1958 y lo denomin SCR. El nombre de tiristor lo adopt posteriormente la Comisin Electrotcnica Internacional (CEI). En la figura siguiente se muestra el smbolo de un tiristor de tres terminales o SCR. Tal como su nombre lo sugiere, el SCR es un rectificador controlado o diodo. Su caracterstica voltajecorriente, con la compuerta de entrada en circuito abierto, es la misma que la del diodo PNPN. Lo que hace al SCR especialmente til para el control de motores en sus aplicaciones es que el voltaje de ruptura o de encendido puede ajustarse por medio de una corriente que fluye hacia su compuerta de entrada. Cuanto mayor sea la corriente de la compuerta, tanto menor se vuelve VBO. Si se escoge un SCR de tal manera que su voltaje de ruptura, sin seal de compuerta, sea mayor que el mayor voltaje en el circuito, entonces, solamente puede activarse mediante la aplicacin de una corriente a la compuerta. Una vez activado, el dispositivo permanece as hasta que su corriente caiga por debajo de IH. Adems, una vez que se dispare el SCR, su corriente de compuerta puede retirarse, sin que afecte su estado activo. En este estado, la cada de voltaje directo a travs del SCR es cerca de 1.2 a 1.5 veces mayor que la cada de voltaje a travs de un diodo directo-oblicuo comn. 9. INTRODUCCION Los tiristores de tres terminales o SCR son, sin lugar a dudas, los dispositivos de uso ms comn en los circuitos de control de potencia. Se utilizan ampliamente para cambiar o rectificar aplicaciones y actualmente se encuentran en clasificaciones que van desde unos pocos amperios hasta un mximo de 3,000 A. Un SCR. Se activa cuando el voltaje VD que lo alimenta excede VBO Tiene un voltaje de ruptura VBO, cuyo nivel se controla por la cantidad de corriente iG, presente en el SCR Se desactiva cuando la corriente iD que fluye por l cae por debajo de IH Detiene todo flujo de corriente en direccin inversa, hasta que se supere el voltaje mximo inverso. 10. Tiristores de desactivacin por compuerta (GTO) Entre las mejoras ms recientes que se le han hecho al tiristor est el apagado por compuerta (GTO). Un tiristor GTO es un SCR que puede apagarse por una pulsacin suficientemente grande en su compuerta de entrada, aun si la corriente iD excede IH. Aunque los tiristores GTO se han venido usando desde 1960, solamente se volvieron prcticos para las aplicaciones de control de motores, al final de los aos setenta. Estos dispositivos se han vuelto ms y ms comunes en las unidades de control de motores, puesto que ellos eliminaron la necesidad de componentes externos para apagar los SCR en circuitos de cc. Un tiristor GTO requiere una mayor corriente de compuerta para encendido que un SCR comn. Para grandes aparatos de alta potencia se necesitan corrientes de compuerta del orden de 10 A o ms. Para apagarlos se necesita una gran pulsacin de corriente negativa de entre 20 y 30m s de duracin. La magnitud de la pulsacin de corriente negativa debe ser de un cuarto a un sexto de la corriente que pasa por el aparato. 11. Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC) Es un dispositivo que se comporta como dos SCR conectados en contraposicin, con una compuerta de paso comn; puede ir en cualquier direccin desde el momento en que el voltaje de ruptura se sobrepasa. El smbolo del TRIAC se ilustra en la figura siguiente. El voltaje de ruptura en un TRIAC disminuye si se aumenta la corriente de compuerta, en la misma forma que lo hace en un SCR, con la diferencia que un TRIAC responde tanto a los impulsos positivos como a los negativos de su compuerta. Una vez encendido, un TRIAC permanece as hasta que su corriente cae por debajo de IH. 12. Tiristores de conduccin inversa (RTC) En muchos circuitos pulsadores e inversores, se conecta un diodo antiparalelo a travs de un SCR, con la finalidad de permitir un flujo de corriente inversa debido a una carga inductiva, y para mejorar el requisito de desactivacin de un circuito de conmutacin. El diodo fija el voltaje de bloqueo inverso del SCR a 1 2v por debajo de las condiciones de rgimen permanente. Sin embargo, bajo condiciones transitorias, el voltaje inverso puede elevarse hasta 30v debido al voltaje inducido en la inductancia dispersa del circuito dentro del dispositivo. Un RCT es un intercambio entre caractersticas del dispositivo y requisitos del circuito; puede considerarse como un tiristor con un diodo antiparalelo incorporado, tal y como se muestra en la figura siguiente. Un RCT se conoce tambin como tiristor asimtrico (ASCR). El voltaje de bloqueo directo vara de 400 a 2000v y la especificacin de corriente llega hasta 500 A. El voltaje de bloqueo inverso es tpicamente 30 a 40v. Dado que para un dispositivo determinado est preestablecida la relacin entre la corriente directa a travs de un tiristor y la corriente inversa del diodo, sus aplicaciones se limitarn a diseos de circuitos especficos. 13. Tiristores de induccin esttica (SITH) Por lo general, un SITH es activado al aplicrsele un voltajepositivo de compuerta, como los tiristores normales, y desactivado al aplicrsele un voltaje negativo a su compuerta. Un SITH es un dispositivo de portadores minoritarios. Como consecuencia, el SITH tiene una baja resistencia en estado activo as como una baja cada de potencial, y se puede fabricar con especificaciones de voltaje y corriente ms altas. Un SITH tiene velocidades de conmutacin muy rpidas y capacidades altas de dv/dt y di/dt. El tiempo de conmutacin es del orden de 1 a 6m s. La especificacin de voltaje puede alcanzar hasta 2500v y la de corriente est limitada a 500 A. Este dispositivo es extremadamente sensible a su proceso de fabricacin, por lo que pequeas variaciones en el proceso de manufactura pueden producir cambios de importancia en sus caractersticas. 14. Rectificadores controlados de silicio activados por luz (LASCR) Este dispositivo se activa mediante radiacin directa sobre el disco desilicio provocada con luz. Los pares electrn-hueco que se crean debido a la radiacin producen la corriente de disparo bajo la influencia de un campo elctrico. La estructura de compuerta se disea a fin de proporcionar la suficiente sensibilidad para el disparo, a partir de fuentes luminosas prcticas (por ejemplo, LED y para cumplir con altas capacidades de di/dt y dv/dt). Los LASRC se utilizan en aplicaciones de alto voltaje y corriente [por ejemplo, transmisin de cd de alto voltaje (HVDC) y compensacin de potencia reactiva esttica o de volt-amperes reactivos (VAR)]. Un LASCR ofrece total aislamiento elctrico entre la fuente de disparo luminoso y el dispositivo de conmutacin de un convertidor de potencia, que flota a un potencial tan alto como unos cuantos cientos de kilovoltios. La especificacin de voltaje de un LASCR puede llegar tan alto como 4 kv a 1500 A, con una potencia de disparo luminoso de menos de 100mw. El di/dt tpico es 250 A/m s y el dv/dt puede ser tan alto como 2000v/m s. 15. Tiristores controlados por FET (FET-CTH) Un dispositivo FET-CTH combina un MOSFET y un tiristor en paralelo, tal y como se muestra en la figura siguiente. Si a la compuerta del MOSFET se le aplica un voltaje suficiente, tpicamente 3v, se genera internamente una corriente de disparo para el tiristor. Tiene una alta velocidad de conmutacin, un di/dt alto y un dv/dt alto. Este dispositivo se puede activar como los tiristores convencionales, pero no se puede desactivar mediante control de compuerta. Esto servira en aplicaciones en las que un disparo ptico debe utilizarse con el fin de proporcionar un aislamiento elctrico entre la seal de entrada o de control y el dispositivo de conmutacin del convertidor de potencia. 16. Tiristores controlados por MOS (MCT) Un tiristor controlado por MOS (MCT) combina las caractersticas de un tiristor regenerativo de cuatro capas y una estructura de compuerta MOS. El circuito equivalente se muestra en la figura siguiente (b) y el smbolo correspondiente en la (a). La estructura NPNP se puede representar por un transistor NPN Q1 y con un transistor Q2. La estructura de compuerta MOS se puede representar por un MOSFET de canal p M1 y un MOSFET de canal n M2. Debido a que se trata de una estructura NPNP, en vez de la estructura PNPN de un SCR normal, el nodo sirve como la terminal de referencia con respecto a la cual se aplican todas las seales de compuerta. Supongamos que el MCT est en estado de bloqueo directo y se aplica un voltaje negativo VGA. Un canal, p (o una capa de inversin) se forma en el material dopado n, haciendo que los huecos fluyan lateralmente del emisor p E 2 de Q2 (fuente S1 del MOSFET M1 del canal p) a travs del canal p hacia la base p B1 de Ql (que es drenaje D1 del MOSFET M1, del canal p). Este flujo de huecos forma la corriente de base correspondiente al transistor npn Q1. A continuacin e1 emisor n+ E1 de Q1, inyecta electrones, que son recogidos en la base n B2 (y en el colector n C1) que hace que el emisor p E2 inyecte huecos en la base n B2, de tal forma que se active el transistor PNP Q2 y engancha al MCT. En breve, un VGA de compuerta negativa activa al MOSFET M1 canal p, proporcionando as la corriente de base del transistor Q2. Supongamos que el MCT est en estado de conduccin, y se aplica un voltaje positivo VGA. Se forma entonces un canal n en el material contaminado p, haciendo que fluyan lateralmente electrones de la base n B2 de Q2 (fuente S2 del MOSFET M2 del canal n) a travs del canal n del emisor n+ fuertemente contaminado de Ql (drenaje D2 del MOSFET M2 del canal n+). Este flujo de electrones desva la corriente de base del transistor PNP Q2 de tal forma que su unin base-emisor se desactiva, y ya no habr huecos disponibles para recoleccin por la base p B1 de Q1 (y el colector p C2 de Q2). La eliminacin de esta corriente de huecos en la base p B1, hace que se desactive el transistor NPN Q1, y el MCT regresa a su estado de bloqueo. En breve, un pulso positivo de compuerta VGA, desva la corriente que excita la base de Ql, desactivando por lo tanto el MCT. El MCT se puede operar como dispositivo controlado por compuerta, si su corriente es menor que la corriente controlable pico. Intentar desactivar el MCT a corrientes mayores que su corriente controlable pico de especificacin, puede provocar la destruccin del dispositivo. Para valores ms altos de corriente, el MCT debe ser conmutado como un SCR estndar. Los anchos de pulso de la compuerta no son crticos para dispositivos de corrientes pequeas. Para corrientes mayores, el ancho del pulso de desactivacin debe ser mayor. Adems, durante la desactivacin, la compuerta utiliza una corriente pico. En muchas aplicaciones, incluyendo inversores y pulsadores, se requiere, de un pulso continuo de compuerta sobre la totalidad del perodo de encendido/apagado a fin de evitar ambigedad en el estado. 17. Un MCT tiene: Una baja cada de voltaje directo durante la conduccin; Un tiempo de activado rpido, tpicamente 0.4m s, y un tiempode desactivado rpido, tpicamente 1.25m s, para un MCT de 300A, 500v; Bajas perdidas de conmutacin; Una baja capacidad de bloqueo voltaje inverso. Una alta impedancia de entrada de compuerta, lo que simplifica mucho los circuitos de excitacin. Es posible ponerlo efectivamente en paralelo, para interrumpir corrientes altas, con slo modestas reducciones en la especificacin de corriente del dispositivo. No se puede excitar fcilmente a partir de un transformador de pulso, si se requiere de una polarizacin continua a fin de evitar ambigedad de estado. 18. Transistores Los transistores son utilizados como interruptores electrnicos de potencia. Los circuitos de excitacin de estos se disean para que stos estn completamente saturados (activados) o en corte (desactivados). Los transistores tienen la ventaja de que proporcionan un control de activacin y de desactivacin, mientras que el SCR slo dispone de control de activacin. Se utilizan los transistores de unin bipolar (BJT), los MOSFET y dispositivos hbridos, como por ejemplo, los de unin bipolar de puerta aislada (IGBT). El BJT es un dispositivo controlado por corriente. El MOSFET es un dispositivo controlado por tensin, el circuito de excitacin es ms sencillo que el utilizado en un BJT. El IGBT es una conexin integrada de un MOSFET y un BJT. El circuito de excitacin es como el de un MOSFET, mientras que las caractersticas de conduccin son como las del BJT. Este dispositivo es adecuado para velocidades de conmutacin de hasta aproximadamente 20 kHz. 19. Diodos: Es el interruptor electrnico ms simple. No se puede controlar, en el sentido de que son las tensiones y corrientes del circuito las que determinan el estado de conduccin y de corte del diodo. El diodo est polarizado en directa cuando la corriente que lo atraviesa es positiva, es decir cuando esta circula desde el nodo hacia el ctodo y est polarizado en inversa cuando la tensin entre el nodo y ctodo es negativa. Una caracterstica dinmica importante de un diodo real es la corriente de recuperacin inversa, esta es la corriente negativa que circula por el diodo al pasar de conduccin a corte antes de que alcance el valor cero. El tiempo de recuperacin es normalmente inferior a 1 s. 20. FUNCION DEL INVERSOR La funcin de un inversor es cambiar un voltaje de entrada en corriente directa CD a un voltaje simtrico de salida en corriente alterna CA con magnitud y frecuencia deseadas. Tanto el voltaje de entrada como la frecuencia de salida pueden ser fijos o variables. Si se modifica el voltaje de entrada de CD y la ganancia del inversor se mantiene constante, es posible obtener un voltaje variable de salida. Por otra parte, si el voltaje de entrada en CD es fijo y por lo tanto no es controlable, se puede obtener un voltaje de salida variable s se vara la ganancia del inversor. Esto por lo general se hace utilizando algn tipo de modulacin, como es la modulacin por ancho de pulso PWM que permite controlar tanto la ganancia como la frecuencia del inversor. La ganancia del inversor se puede definir como la relacin entre el voltaje de salida CA y el voltaje de entrada CD. 21. FUNCION En los inversores, las formas de onda del voltaje de salida deberan ser senoidales. Sin embargo, en los inversores reales no son senoidales y contienen ciertas armnicas. Para aplicaciones de baja y mediana potencia, se pueden aceptar los voltajes de onda cuadrada o casi cuadrada; para aplicaciones de alta potencia, son necesarias las formas de onda de baja distorsin. Dada la disponibilidad de los dispositivos semiconductores de potencia de alta velocidad, es posible reducir significativamente el contenido armnico del voltaje de salida mediante diversas tcnicas de conmutacin. 22. CLASIFICACION DE LOS INVERSORES Se pueden clasificar segn el numero de fases: Monofasicos Trifasicos Inversores monofsicos Los inversores se pueden clasificar dependiendo del nmero de fases de voltaje de corriente alterna que generen a la salida, cuando se genera una sola fase de voltaje a la salida se conoce como inversor monofsico, y en inversor trifsico cuando se generan tres fases de voltaje a la salida. Cada tipo de inversor puede subdividirse en inversores de tres niveles que sintetizan una seal de corriente alterna con tres niveles de voltaje de CD, y en inversores multinivel los cuales sintetizan la seal de voltaje de corriente alterna a la salida con ms de tres niveles de voltaje de CD. 23. Inversor de medio puente El circuito consiste en un par de dispositivos de conmutacin Q1 y Q2 conectados en serie a travs de una fuente de voltaje de corriente directa Vs, y una carga conectada entre el punto a y el punto central 0 en la unin de los dos capacitores C1 y C2, los cuales dividen el voltaje de entrada Vs. dispositivos Q1 y Q2 conmutan en forma alterna en un ngulo para generar el voltaje de salida. Mediante la figura 1.1 se puede explicar el principio de funcionamiento del inversor de medio puente. Inicialmente, se activa el transistor Q1 durante un tiempo To/2, el voltaje instantneo a travs de la carga Vo ser Vs/2. Despus, el transistor Q2 es activado por lo tanto Q1 desactivado durante un tiempo To/2. El voltaje Vs/2 aparece en la carga. En la figura 1.2 se pueden observar las formas de onda del voltaje y la corriente en los dispositivos de conmutacin de inversor de medio puente con carga resistiva. En realidad, una pequea brecha (Td) o banda muerta es conservada entre conmutaciones como se indica en la figura 1.2 para prevenir un corto circuito en la estructura. 24. FORMA DE ONDA DE SALIDA 25. Inversor de puente completo o puente H Dos inversores de medio puente pueden ser conectados para formar un inversor de puente completo, o puente H, como el de la figura. La ausencia de los capacitores es notoria y no se utilizan en este caso. La carga esta conectada entre los puntos a y b. En el modo de operacin de seal de onda cuadrada, la cual es mostrada en la figura 1.4, el par de dispositivos Q1Q3 y Q2Q4 conmutan en forma alterna para generar la seal de voltaje de salida de onda cuadrada de amplitud Vs. Para esta estructura tanto los diodos y los MOSFET estn dimensionados para soportar el voltaje de la fuente Vs cuando estos se encuentran polarizados inversamente y en corte respectivamente. La corriente pico que debern conducir los MOSFET es Im y la corriente que conducirn los diodos es Im sen [1] 26. FORMA DE ONDA DE SALIDA 27. Control de voltaje de los inversores monofsicos En muchas aplicaciones Industriales, a menudo es necesario controlar el voltaje de salida de los inversores, esto con el fin de: hacer frente a las variaciones de la entrada DC, para la regulacin del voltaje de los inversores y para cumplir los requisitos de voltaje y frecuencia en la salida del circuito. Existen varias tcnicas para modificar el voltaje de salida de un inversor. El mtodo ms eficiente de controlar este voltaje, es incorporar en los inversores el control de modulacin de ancho de pulso (PWM). Las tcnicas mas comnmente utilizadas son: 1. Modulacin de un solo ancho de pulso. 2. Modulacin de varios anchos de pulso. 3. Modulacin senoidal del ancho de pulso. 4. Modulacin senoidal modificada del ancho de pulso. 5. Control por desplazamiento de fase. 28. Modulacin de un solo ancho de pulso En el control por modulacinde un solo ancho de pulso existe un solo pulso por cada medio ciclo. El ancho del pulso se hace variar, a fin de controlar el voltaje de salida del inversor. La figura 2 muestra las seales de excitacin y el voltaje de salida para el inversor monofsico en configuracin puente de la figura 1A [1] 29. Modulacin de varios anchos de pulso Tambin se le conoce como modulacin uniforme de ancho de pulso (UPWM). Utilizando varios pulsos en cada semiciclo de voltaje de salida puede reducirse el contenido armnico. Mediante la comparacin de una seal de referencia con una seal portadora se generan los pulsos de disparo, tal como lo muestra la figura 3A. La frecuencia de la seal de referencia establece la frecuencia de la seal de salida, Fo, y la frecuencia de la portadora, Fc, determina el nmero de pulsos por cada ciclo. El ndice de modulacin controla el voltaje de salida. En la figura 3B se muestra el voltaje de salida, teniendo en cuenta que los pulsos positivos se generan debido a la excitacin simultanea de S1 y S4 y los negativos con la de S2 y S3 [1]. 30. Modulacin senoidal del ancho de pulso En vez de mantener igual el ancho de todos los pulsos, en la modulacin senoidal se vara en proporcin con la amplitud de una onda senoidal evaluada en el centro del mismo pulso. Las seales de compuerta se generan al comparar una seal senoidal de referencia con una onda portadora triangular unidireccional, tal y como se muestra en la Figura 4. La frecuencia de la seal de referencia, fr, determina la frecuencia de salida del inversor, fo, y 18 su amplitud pico controla el ndice de modulacin, M, y en consecuencia, el voltaje RMS de salida [1]. 31. Modulacin senoidal modificada del ancho de pulso En la modulacin senoidal de ancho de pulso, los anchos de los pulsos ms cercanos al pico de la onda senoidal no cambian considerablemente, luego en la modulacin senoidal modificada (MSPWM) durante los sesenta grados alrededor del pico (treinta antes y treinta despus) los interruptores estn encendidos. Este tipo de modulacin permite que se reduzca el nmero de conmutaciones de los dispositivos de potencia y las prdidas de conmutacin, incrementando la componente fundamental y mejorando las caractersticas armnicas [1]. 32. Control por desplazamiento de fase Este control se puede obtenerusando varios inversores y sumando el voltaje de salida de los inversores individuales. Un ejemplo sera tener dos inversores de medio puente y sumarlos. Un desplazamiento de fase entre ellos controlara el descanso en cero de la onda rectangular de salida, figura 5, controlando mediante esto el voltaje RMS de la salida [1]. 33. DIAGRAMA DE BLOQUE DEL INVERSOR MONOFASICO 34. Fuente de alimentacin Consta de una fuente deswitcheo flyback con entrada de 40 a 60 voltios DC y salida de 15 voltios para alimentar el circuito. Esta fuente es capaz de entregar 500 mA, o sea 7.5 Vatios y adems tiene un riple menor al 5% (750mV). 35. Sincronismo La funcin del circuito de sincronizacin es la de garantizar que la seal de salida trabaje a una frecuencia de 60 Hz +/- 2%. Para esto se tiene un oscilador que genera una seal estable de 4 M Hz, la cual es dividida para obtener 120 Hz y adecuada para generar pulsos de sincronizacin que obliguen alPWM a trabajar a esa frecuencia. El PWM nos va a generar una seal de control para cada uno de los semiciclos de la seal de salida, as que la frecuencia final ser de 60 Hz 36. PWM El LM 3524 (PWM) es el corazn del circuito ya que se encarga de generar pulsos de voltaje de ancho variable a partir de los cuales se crean las seales de disparo de los mosfets del puente inversor de salida. Esto se hace utilizando su amplificador de error como comparador entre un voltaje de referencia y un voltaje entregado por el circuito de control. El LM 3524 tiene un control de lmite de corriente, con el cual se evita que el circuito sobrepase la corriente mxima para la que esta diseado. Otra caracterstica importante es que s esta usando el pin de compensacin para asegurar que el circuito tenga un arranque suave y con esto prevenir saturaciones del transformador de salida debido al punto sobre la curva de magnetizacin en el que arranque cada vez que se enciende. 37. Circuito de retardo y disparo Este circuito se encarga de generar las seales de disparo para los mosfets del puente de salida a partir de las seales de control que entrega el LM 3524. Primero se genera un par de seales de control a partir de cada una de las seales proveniente del LM 3524, para esto se utilizan circuitos con optoacopladores. Cada uno de estos circuitos genera una seal igual a la de entrada y otra inversa, las cuales controlan los disparos de una de las dos ramas del puente de salida. Estos circuitos tambin se encargan de generar un retardo entre las seales de una misma rama, esto con el fin de que antes de prender cualquier mosfet haya un tiempo suficiente para que el mosfet de su misma rama se apague completamente. Finalmente cada par de estas seales de control van a las entradas de un driver, el cual garantiza que cuando la seal de entrada este en alto, la salida correspondiente entregue el voltaje gate-source para encender el mosfet. 38. Puente y transformador de salida El puente de salida se conforma de cuatro mosfets de enriquecimiento canal N que funcionan como interruptores conectados a la fuente de alimentacin, proveniente de las 26 cuatro bateras, y al primario de un transformador. Estos mosfets son manejados por unas seales de control que garantizan que en el primario del transformador se genere una onda rectangular con descanso en cero. Posteriormente esta seal va a ser adecuada por el transformador con el fin de entregar la amplitud requerida. El transformador cumple con la relacin de vueltas entre el primario y el secundario para dar la amplificacin que se busca y tambin soporta la potencia mxima que el circuito entrega. Los cuatro mosfets escogidos cumplen con las caractersticas de corriente y voltaje para soportar las exigencias de la carga sin daar la eficiencia del circuito. 39. Circuito de control El circuito de control seencarga de tomar una muestra del voltaje de salida por medio de un transformador y a partir de esta genera un voltaje DC proporcional al promedio de la onda de salida rectificada, el cual va a ser comparado con una referencia en el LM 3524 para controlar el ancho de los pulsos de salida. 40. Alarma de fuentes El circuito de alarma defuentes se encarga de bloquear el disparo de los mosfets del puente de salida siempre que alguna de las fuentes este por fuera de su rango de voltaje. El rango de las bateras es de 40 a 60 voltios y el de la fuente de switcheo es de 13 a 15 voltios.