Modulación vectorial de inversores de potencia

Abstract

Esta Tesis está dedicada al desarrollo de un modulador de ancho de pulso (PWM) para el control de inversores de potencia trifásicos. Los moduladores de PWM se utilizan ampliamente en la industria, para el control de motores y otras aplicaciones trifásicas, en donde la amplitud y frecuencia deben ser controladas. La elección e implementación de un método de PWM afecta la eficiencia del Inversor de potencia y la calidad de la forma de onda de la tensión de salida. En ese trabajo se pone especial énfasis en la modulación del vector espacial y su implementación con dispositivos de lógica programable, de modo de lograr una implementación independiente del control de la aplicación y con suficiente flexibilidad como para ser utilizado por distintas aplicaciones. El modulador vectorial universal propuesto en esta Tesis es capaz de trabajar con transición continua, desde una amplitud nula en la zona lineal de modulación hasta la onda cuadrada con pleno aprovechamiento de la tensión continua disponible. En él se realiza una compensación del tiempo muerto de excitación de las columnas, sin utilizar sensores de corriente. El modulador recibe las señales de referencia a través del bus ISA de una PC y genera como salidas las señales de excitación de los interruptores del inversor. El análisis desarrollado se complementa con resultados de simulación en lo referente a la implementación digital, y con resultados experimentales sobre un inversor de pequeña potencia.

The present Thesis is devoted to the development of a Pulse Width Modulator (PWM) suitable for control of three phase Power Inverters. The PWM is widely used in industry in motor drives, line conditioning and other three phase applications in which the amplitude and frequency should be controlled. The selection and implementation of the PWM directly affects the inverter efficiency and the quality and harmonics contents of the output voltage. Special emphasis is given to the Space Vector Modulation (SVM) and its implementation with Field Programmable Logic Devices (FPLD), in order to obtain a PWM independent of the applications control. Moreover it presents sufficient flexibility to adapt itself to different applications and different inverters. The universal SVM proposed in this Thesis, is capable to perform continuos transition from near zero amplitude in linear mode to six-step operation with full utilization of the available DC Bus. The modulator also compensates the effects of blanking time in the leg excitation, without current sensors. The SVM receives the reference signals from a PC through the ISA Bus, and generates at its output the driving signals for the inverter power switches. The theoretical analysis is complemented with simulation results of the digital implementation in the FPLD. Finally it is evaluated with a low power inverter.