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• Nicolas Marin

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2.1 Investigar y construir un cuadro sinóptico sobre el concepto de modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM).

2.2 Se debe diseñar el modulador de ancho de pulso cumpliendo con lo siguiente: •

Tipo de modulación SPWM, si es unipolar o bipolar.

•

Cálculo del Índice de modulación de amplitud.

•

Cálculo del índice de modulación en frecuencia.

•

Gráfica del nivel de distorsión armónica característico.

para poder generar una onda seno que satisfaga las características de comportamiento de la corriente alterna, por eso la modulación que se requiere es la modulación SPW Unipolar, ya que con esta se consigue que para hemiciclos positivos, la tensión de salida conmute entre +𝑉𝑑𝑐 y 0 mientras que para los hemiciclos negativos lo haga entre −𝑉𝑑𝑐 y 0. Además de que con este tipo de modulación los primeros armónicos aparecen a dos veces la frecuencia de conmutación, por lo que los componentes L y C podrán tomar valores menores para una misma

atenuación de los armónicos. Esto implica menor espacio, más baratos y menores efectos parásitos.

Mientras que en la modulación bipolar el control de los cuatro interruptores depende de una sola señal de control, en la modulación unipolar se controla cada rama del puente por separado, rama izquierda S1 y S4 y rama derecha S2 y S3. Ambas ramas comparten señal portadora, pero a una rama se le aplica la señal de control con un cierto desfase respecto a la otra, es posible demostrar que si este desfase es de 180° se anulan los armónicos en las cercanías de 𝑓𝑡𝑟i, frecuencia de la onda portadora, y los múltiplos impares de la misma; es decir, los armónicos de orden cercano a 𝑚𝑓 ,3𝑚𝑓 ,5𝑚 . . .

En el control PWM senoidal se generan los anchos de pulso al comparar un voltaje de referencia triangular de amplitud Ar y y de frecuencia fr con otro voltaje semisenoidal portador de amplitud variable Ac y de frecuencia 2 fs. El voltaje semisenoidal de referencia está en fase con el voltaje de fase de entrada, pero tiene 2 veces su frecuencia. La amplitud del voltaje semisenoidal de referencia controla el índice de modulación M que varía entre 0 y 1, es decir, 0 a 100 %. El índice de modulación se define como: M = Amplitud de semisenoidal de referencia / Amplitud de triangular de referencia En una modulación SPWM, el factor de desplazamiento es la unidad y el factor de potencia se mejora en gran medida respecto del PWM normal. El Cálculo del Índice de modulación de amplitud. Para el valor de este cálculo debemos conocer dos valores fundamentales, la frecuencia de conmutación o frecuencia portadora (triangular), y la frecuencia de referencia la cual es la frecuencia que deseamos a la salida (sinusoidal).

Para este cálculo es importante que la señal triangular sea lo más perfecta que se pueda y la frecuencia muy alta permitiendo el desplazamiento de los armónicos.

Es decir, que designando la amplitud de la señal moduladora como 𝑉𝑠𝑒𝑛=0.9 𝑉 y la amplitud de la señal portadora como 𝑉𝑡𝑟𝑖=1𝑉. Tenemos por lo tanto que: Donde 𝑀𝐴 es la relación entre la amplitud de la señal moduladora y la amplitud de la señal portadora, para una topología de puente completo, según el valor de 𝑀𝐴 se pueden distinguir tres zonas de modulación: 0 < 𝑚𝑎 ≤ 1 zona lineal en la que el ancho de los pulsos aumenta a medida que lo hace la tensión de referencia, 1 < 𝑚𝑎 < 3,54 zona de sobre modulación en la que dos o más pulsos se unen formando un único pulso y 𝑚𝑎 ≥ 3,54 onda cuadrada en la que únicamente hay un pulso por semiciclo.

El Índice de modulación en frecuencia esta descrito por la siguiente ecuación:

Donde se define 𝑚𝑓 como la relación entre la frecuencia de la señal moduladora y la frecuencia de la señal portadora, teniendo una relación donde si 𝑚𝑓 < 21 se dice que un inversor está muy poco modulado, mientras que si 𝑚𝑓 > 21 se dice que está muy modulado. De igual manera, como la frecuencia de la señal de salida que se necesita es de 60𝐻𝑧, se establece que la frecuencia de la onda moduladora es 𝑓𝑠𝑒𝑛=60𝐻𝑧 y la frecuencia de la señal portadora como 𝑓𝑡𝑟𝑖 = 660𝐻𝑧. Tenemos por lo tanto que:

Gráfica del nivel de distorsión armónica característico.

2.3 Entregar la simulación del modulador SPWM que usara para controlar la conmutación del puente inversor y los resultados de la simulación.