Article
Implementación de un inversor trifásico multinivel con fijación por diodos
Implementation of a three-phase multilevel inverter with diode clamped;
Implementação de um Inversor Trifásico Multinível com diodo de montagem
Autor
Trejos Grisales, Luz Adriana
Alzate Gómez, Alfonso
Resumen
Introduction. Since its origin multilevel inverter has
been characterized as a competitive option in the
range of medium voltage for applications such as
motor drive, power quality and compensation and
connection of renewable sources to the grid. Objective:
To present the development of the design and
implementation of a multilevel three-phase inverter
relying on simulation to compare its performance
with a conventional two-level inverter in terms of
harmonic content of voltage and current signals and
the electric stress of power switches. Materials and
Methods: From the simulation results, using Simulink
of Matlab®, some criteria design are established
for the implementation of the inverter in which
power switches, power diodes, trigger circuits (drivers),
power supplies and a digital signal processor
are used. The modulation strategy is an extension of
the strategy used in conventional two-level inverters
which has been widely studied and applied according
to the referenced literature. Results: The prototype
presented in practice an equivalent behavior
to the obtained by simulation in terms of waveform
and values of phase and line voltages. The obtained
harmonic content of load voltage and current was
better compared to the two-level inverter. Likewise, it
has been obtained a reduction in the level of electric
stress endured by the power switches. Conclusions:
The implemented inverter allowed confirming why the
multilevel technology improves the systems performance
proving its competitiveness and applicability. Introducción. Desde sus inicios el inversor multinivel
se caracterizó por ser una opción competitiva en el
rango de media tensión para aplicaciones como accionamientodemotores, calidaddelaenergíay conexión
de fuentes renovables. Objetivo. Presentar el desarrollo del diseño y la implementación de un inversor
trifásico multinivel apoyándose en la simulación para
comparar su desempeño frente al inversor convencional de dos niveles, en términos del contenido armónico de las señales de tensión y corriente, y del estrés
eléctrico soportado por los interruptores de potencia.
Materiales y métodos. A partir de los resultados de la
simulación,realizadaenSimulinkdeMatlab®, seestablecen algunos criterios de diseño para el montaje del
inversorenel cual seutilizaninterruptoresdepotencia,
diodosdepotencia, circuitosdedisparo(drivers),fuentes de alimentación y un procesador digital de señal.
La estrategia de modulación es una extensión de la
estrategia utilizada en inversores convencionales de
dos niveles la cual ha sido ampliamente estudiada y
aplicada según la literatura consultada. Resultados.
Elprototipopresentóenlaprácticauncomportamiento
equivalente al obtenido mediante simulación en cuanto a forma de onda y valores de las tensiones de fase
y línea. Se obtuvieron valores del contenido armónico de la tensión y la corriente en la carga, mejores en
comparación con el inversor de dos niveles. De igual
forma se obtuvo una reducción del nivel del estrés
eléctrico soportado por los interruptores. Conclusiones. El inversor implementado permitió confirmar por
qué la tecnología multinivel mejora la calidad de las
características eléctricas en la carga, demostrando así
su competitividad y posibilidad de aplicación. Introdução. Desde os inícios o inversor multinivel
tem se caracterizado no rango de meia tensão para
aplicações como o arranque de motores, qualidade da energia e conexões na rede de fontes renováveis. Objetivo: Apresentar o desenvolvimento do
desenho e a implementação de um inversor trifásico multinivel o qual foi desenvolvido com o apoio
da simulação para comparar o desempenho com o
inversor convencional de dois níveis em termos do
conteúdo harmônicos do sinal de tensão e corrente
e do estresse elétrico suportado pelos interruptores
de potencia. Materiais y métodos: Com os resultados da simulação feita no Simulink do Matlab®,
estabelecessem alguns critérios de desenho para a
montagem do inverso no qual se utilizam interruptores de potencia, diodos de potencia, circuitos de disparo (drivers), fontes de alimentação e um processador digital de sinal. A estratégia de modulação é
uma extensão da estratégia utilizada em inversores
convencionais de dois níveis a qual tem sido amplamente estudada conforme a literatura consultada.
Resultados: O protótipo apresentou na pratica um
comportamento equivalente ao obtido mediante a simulação conforme a forma da onda e os valores das
tensões de fase e da línea. Obtiveram- se valores
do conteúdo harmônico da tensão e da corrente na
carga, melhores em comparação com o inversor de
dois níveis. Igualmente obtive-se uma redução dos
níveis de estresse elétrico suportado pelos interruptores. conclusões: O inversor implementado permitiu confirmar porque a tecnologia multinivel melhora
a qualidade das características elétricas na carga,
demonstrando assim a sua competitividade e possibilidade de aplicação.