La modulación de ancho de pulso en inversores de onda sinusoidal modificada

La modulación de ancho de pulso (PWM) es una técnica crucial utilizada en inversores de onda sinusoidal modificada para controlar el voltaje de salida y aproximar una onda sinusoidal de corriente alterna (CA). PWM es un método ampliamente utilizado en electrónica para lograr un control preciso de la entrega de energía y desempeña un papel central en el funcionamiento de inversores de onda sinusoidal modificada.

Concepto de modulación de ancho de pulso (PWM):

Conmutación de encendido y apagado: PWM implica encender y apagar una señal a un ritmo rápido. En el caso de inversores de onda sinusoidal modificada, la señal se refiere a la tensión de entrada de corriente continua (CC). Esta conmutación se realiza mediante transistores de potencia (generalmente MOSFET) que pueden activar y desactivar el voltaje de CC muy rápidamente.

Variación del ancho de pulso: Lo que distingue a PWM es su capacidad de variar el ancho de las porciones "encendidas" y "apagadas" de la señal. La relación de tiempo que la señal está "encendida" en comparación con el tiempo total de un ciclo determina el nivel de voltaje de salida.

Creando la forma de onda escalonada:

En los inversores de onda sinusoidal modificada, el voltaje de entrada de CC se activa y desactiva rápidamente mediante PWM para crear una forma de onda escalonada. Cuanto más rápidamente se produce la conmutación, más se aproxima la forma de onda resultante a una onda sinusoidal.

La duración del tiempo que el voltaje está en el estado "encendido" (el ciclo de trabajo) corresponde al nivel de voltaje de salida deseado para ese punto particular de la forma de onda.

Al cambiar el ciclo de trabajo en cada paso de la forma de onda, el inversor genera la aproximación escalonada de la onda sinusoidal.

Control de frecuencia y amplitud:

PWM no solo controla el nivel de voltaje sino que también determina la frecuencia de la forma de onda de salida de CA. La frecuencia está determinada por la rapidez con la que se enciende y apaga la señal PWM.

Para controlar la amplitud (nivel de voltaje), el inversor ajusta el ciclo de trabajo de la señal PWM. Un ciclo de trabajo mayor da como resultado un voltaje de salida más alto, mientras que un ciclo de trabajo más pequeño da como resultado un voltaje de salida más bajo.

Ventajas de PWM:

Eficiencia: PWM es una forma eficiente de controlar la salida de energía. Cuando la señal está apagada, prácticamente no hay disipación de energía, y cuando está encendida, la disipación de energía es mínima.

Control preciso: PWM permite un control preciso de los niveles de voltaje, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde es necesaria una regulación precisa del voltaje.

Flexibilidad: La frecuencia y amplitud de la forma de onda de salida se pueden ajustar fácilmente cambiando los parámetros PWM, lo que permite que los inversores de onda sinusoidal modificada se adapten a diferentes cargas y requisitos.

Filtrado y Suavizado:

Si bien PWM genera una forma de onda escalonada que se aproxima a una onda sinusoidal, aún puede contener armónicos y bordes afilados. Para reducir estas imperfecciones, los inversores de onda sinusoidal modificada suelen incluir circuitos de filtrado y suavizado.

Estos circuitos utilizan condensadores e inductores para filtrar componentes de alta frecuencia y suavizar la forma de onda, acercándola más a una onda sinusoidal pura.

Compensaciones:

Si bien PWM es una técnica eficaz, tiene algunas limitaciones. La forma de onda escalonada generada por PWM, incluso después del filtrado, no es tan limpia como una onda sinusoidal pura. Esto puede provocar distorsión armónica y aumento de la interferencia electromagnética (EMI) en algunas aplicaciones.

Es posible que algunos dispositivos y aparatos electrónicos sensibles no funcionen de manera óptima cuando se alimentan con un inversor de onda sinusoidal modificada debido a estas imperfecciones en la forma de onda.