Trabajemos para conseguir un inversor DC-AC senoidal

[aliteroid]

Saludos a todos mirando en el foro me di cuenta que directa e indirectamente hay mucha gente necesitando un inversor DC-AC senoidal quizás para construir una UPS o para controlar un motor de AC etc. Propongo que trabajemos juntos para conseguir un prototipo.
tengo alguna información, la tecnica mas moderna y eficiente para conseguirlo es por medio de la modulación PWM se consigue asi un inversor multinivel que genera una onda senoidal casi,casi pura con una distorsión armónica ínfima y un rendimiento sobre el 90%.

La función general de un Inversor Multinivel es generar un voltaje alterno a partir de diferentes niveles de voltaje continuo. Estos inversores multinivel pueden ser conectados en serie (con fuentes DC flotantes galvánicamente aisladas) o en paralelo (con fuente DC común y galvánicamente aislados con transformadores de potencia en la carga).

En el documento que tengo esta la base del proyecto, que es un inversor trifasico pero se puede adaptar a monofasico simplemente eliminando las etapas de las fases restantes. solo falta diseñar el circuito de control y quizás adaptar el programa del controlador. ¿se animan?

Me preguntaba si es posible tomar la señal de un generador de onda senoidal y aplicarla a un transformador con toma central, el circuito de control debiera separar las componentes positivas y negativas para luego tomar la porción positiva y aplicarla a un primario y lo mismo con la porción negativa pero aplicada a la segunda sección del primario y tendríamos V+ 0 V-
¿es posible?

 

[jose alfredo gonzalez mej]

No sé mucho de la duda que tiene pero conozco algunas formas de lograr excitar un transformador utilizando D.C. la primera consiste en colocar un transistor en serie colector, emisor con el primario de un transformador y trabajando el transistor en corte y saturación se logra sacar en el secundario una tensión.

La segunda consiste en cambiar continuamente la polaridad del transformador. Imagine un transformador como un motor en D.C al cual se le cambiaría el sentido de giro pero a una velocidad muy alta, por obvias razones el motor quedaría frenado debido a la alta velocidad del cambio de giro pero en el transformador se logra una excitación que produce un voltaje en el secundario. Como el transformador que tiene en mente posee toma central, en este punto debe alimentarce con el positivo de una fuente D.C y el negativo debe colocarce intercalado en las otras dos puntas del transformador utilizando transistores de potencia o SCR o cualquier objeto que nos garantice esta acción, para lograr así un voltaje en el secundario. Se me olvido anotar algo importante la frecuencia del transformador dependerá de la cantidad de pulsos que este reciba en un segundo.

NOTA : espero que esta información aporte algo.

 

[alejandro_oo]

José Alfredo: La técnica de alternancia que mencionas sin duda funciona y es el principio de los inversores, pero se trataría a lo mucho de una salida cuasisenoidal, si no es que cuadrada.

Aliteroid: No se los demás, pero yo no te entendí muy bien, si no me equivoco tu te refieres a usar algún generador de señal senoidal y pasarla a un control (parte que no entendí) para luego entregarla al primario de un transformador ¿?, no creo que sea muy viable eso hablando de la etapa de potencia, pero digo a lo mejor no entendí bien la idea.

Bueno por mi parte ya leí el documento, puede que no muy detenidamente, pero creo que comprendo el concepto del inversor multinivel que se describe en el mismo y que nos ofrecería una salida senoidal. La verdad de entrada me parecen muy alentadoras las ventajas que mantendría sobre la técnica senoidal PWM a alta frecuencia.

Pero lo que más habría que tomar en cuenta es el costo que tendría realizar un inversor de esas características. La implementación de los 4 puentes H que, según datos del documento, serian suficientes para generar 81 niveles óptimos. Como es de saber, con ese material se pueden ensamblar perfectamente 4 inversores Senoidal PWM (añadiendo únicamente como extra los filtros de frecuencia).

Para la parte de control del inversor multinivel, no creo que hubiera gran problema en utilizar algún PIC con suficientes capacidades. Lo cual simplificaría bastante la existencia a quienes no quieran (o no sepan) usar el DSP de Texas Instruments que se menciona en el documento.

Es un hecho que el inversor multinivel es un lujo que pocos podrían darse, a menos que encontremos alguna forma de simplificarlo enormemente, de cualquier modo yo estoy interesado, lo que si me gustaría saber cual seria el objetivo de esto: construir cada quien nuestro inversor multinivel, simplificarlo o que?

Saludos,

 

[aliteroid]

Gracias por tu aporte Alejandro
Respecto a o que mencione es la idea de tomar la señal de un generador senoidal luego separarlas en sus componentes positiva y negativa y aplicarlas a transistores (no se) para que la apliquen al transformador alternadamente. es una idea algo vaga pero en mi cabeza funciona falta la implementación.

Respecto al documento admito que un proyecto muy complejo y costoso, lo que yo propongo es trabajar sobre el mismo para simplificarlo o proponer nuevas ideas para que todos hagamos nuestros aportes. La idea es que tengamos un inversor que sea fácil de construir , relativamente económico y senoidal. ¿sera posible?

Ahora que técnica se utiliza en los inversores comerciales tipo UPS?

 

[alejandro_oo]

Respecto a o que mencione es la idea de tomar la señal de un generador senoidal luego separarlas en sus componentes positiva y negativa y aplicarlas a transistores (no se) para que la apliquen al transformador alternadamente. es una idea algo vaga pero en mi cabeza funciona falta la implementación.

Hace algún tiempo leí algo así, y si mi memoria no me falla, me parece que de ese modo se pierde mucha potencia en los transistores (en forma de calor). Pero yo tampoco lo he hecho nunca.

Respecto al documento admito que un proyecto muy complejo y costoso, lo que yo propongo es trabajar sobre el mismo para simplificarlo o proponer nuevas ideas para que todos hagamos nuestros aportes. La idea es que tengamos un inversor que sea facil de construir , relativamente economico y senoidal..¿sera posible?

Estoy de acuerdo, ¿alguna idea?, como tu dices seria interesante saber de alguien mas que tenga ideas para facilitar esto.

Ahora que tecnica se utiliza en los inversores comerciales tipo UPS??

Los UPS comerciales, mejor dicho SAI la gran mayoría de los que yo he visto son cuasisenoidales en configuración PUSH PULL y el resto (muy pocos) son senoidal PWM, y nunca me ha tocado ver operando un multinivel.

El inversor de microchip que mencionas, la ventaja que tendría es que (si no vi mal) el voltaje se eleva usando alta frecuencia, como si fuese un convertidor DC-DC y finalmente se alterna usando IGBTs, muy bueno pues el núcleo del transformador seria muy reducido, pero tendría que ser de ferrita ¿no?, si es así pues para muchos seria imposible de realizar.

Saludos y a ver quien mas se anima a entrarle

 

[Willington]

bueno, me voy a meter en esto a las malas ...

las señal comercial de una UPS es onda seno modificada, es decir una onda cuadrada
con una pausa en la region cero. (no se si me explique bien)

esta señal es muy facil de generar.

personalmente diseñe y construi una UPS para un proyecto de electronica industrial en la U .... (ya hace algun tiempo).

en esa epoca la tecnologia MOSFET estaba hasta ahora despegando (era dificil encontrar componetes en colombia), asi que utilice un mounstro de transformador 12+12:120, ese dircuito usaba push-pull con ayuda del tap central del transformador.

usando un transformador gande hoy dia es una locura, un inversor comun y comercial
usa primero una etapa DC-DC y luego segenera la onda cuadrada con un puente H generalmente MOSFET.

la etapa DC-DC, es generalmente 12VDC-> 150 VDC para tener encuenta algunas perdidas en la conmutacion y poder llegar a un RMS de 120 (250V en la version 220) con onda seno modificada.
la conversion DC-DC casi simpre esta guiada con uno o 2 MOSFETS a 100-200 KHz y
el PWM esta del lado de la bateria (en una fuente de PC por ejemplo el PWM esta al otro lado) y una realimentacion en caliente (la fuente conmutada usa un optoaislador).

generalmente el transformador es de ferrita toroidal y usa muy pocas espiras pj: (1:10)

la onda seno modificada es muy facil de generar, yo lo hice con un 4017: cuatro salidas, pausa, cuatro salidas, pausa --> cada salida duraba aprox 1.9 ms => 4*1.9 =7.6 ms, 1.9 ms pausa ....> eso da un periodo de 15.2 ms, luego con un potenciomentro de ajusta la salida para llegar a los 60 Hz... , esta señal se conetara al puente H.

buscare los planos de mi UPS ...

saludos

 

[aliteroid]

Ya tenemos algunas ideas¡¡¡

Ahora la duda mía es si utilizamos PWM como se puede generar la señal de escalera para lograr una onda senoidal aproximada?

Seria muy bueno que nos mostraras los planos de la UPS Willington para aclararme mas la película.

 

[herlin gonzalo]

aver aliteroid para diseñar un inversor con salida senoidal no es necesario que la señal que le apliques al secundario del transformador sea de igual forma. si gustas tu piedes realizar un inversor cuya señal a la salida del transformador sea cuadrada, y luego podras agregarle un filtro LC pasa bajos para que te amortigue los cambios bruscos de la señal cuadrada, pronto te a esta pagina el diagrama del circuito con los respectivos valores de los componenetes.

 

[El nombre]

¿Y si se consigue una señal perfectamente senoidal? Para 50 0 60Hz se puede realizar faclimente. De hecho se consigue hacer frecuencias de entre 650 Hz y 1400 con un pic a casi 4 MHz. Con una tabla y un DAC (realizado con el pic) la cosa es sencilla. Luego tan sólo hay que amplificar esa señal y atacar el transformador.
¿Costoso? Un Pic con su cristal y 16 resistencias para el DAC, una etapas amplificadora (Potencia) y el transformador.
Es una idea que no hay que dejar pasar.
Saludos

 

[alejandro_oo]

¿Y si se consigue una señal perfectamente senoidal? Para 50 0 60Hz se puede realizar faclimente. De hecho se consigue hacer frecuencias de entre 650 Hz y 1400 con un pic a casi 4 MHz. Con una tabla y un DAC (realizado con el pic) la cosa es sencilla. Luego tan sólo hay que amplificar esa señal y atacar el transformador.
¿Costoso? Un Pic con su cristal y 16 resistencias para el DAC, una etapas amplificadora (Potencia) y el transformador.
Es una idea que no hay que dejar pasar.
Saludos

Hola, eso en principio suena bien aunque confieso que es una idea que normalmente descartaría llegada la etapa de potencia, no obstante es verdad que sacar la onda senoidal del PIC es relativamente sencillo, ahora personalmente me gustaría, si te es posible, que expusieras alguna idea que tengas en mente para la etapa amplificadora, no creo que se pudiera con MOSFETs ni con IGBTs o si ¿?

Saludos,

 

[Willington]

hace tiempo poste algo y prometi unos esquemáticos que hice.

lamento decirles que los perdi, ademas el trabajo no me ha dejado tiempo para este hilo

vi los documentos mecionados y el esquematico esta perfecto, ahi se detalla el puente H con IGBT
pagina 4.

la etapa de inversion me parece compleja, si se tiene el programa del PIC, pues solo seria armarlo,

entre mis checheres encontre un inversor 12-220 de 400W, lo desarme y tiene
un puente H con IRF 840 y la conversion DC-DC la hacen con STP60NE0, ademas no usa
transformadores toroidales solo usa un pequeño transformador de nucleo de ferrita.

ahi esta la foto ( a la izquierda cables amarillos puente H) a la derecha transistores etapa DC DC la imagen esta malita porque la tome con un celular

saludos

 

[Francisco Galarza]

Hola, interesante la propuesta. Se me ocurrió conseguir alta tensión de continua, +-350V con una fuente switching pero no viene al caso, lo divertido es generar la senoidal.

Bueno, mi idea es generarla sobre la continua ya elevada, no sobre un transformador.
El circuito usa dos moduladores de PWM TL494, los cuales tiene 2 amplificador de error cada uno que los usé para llegar a la senoidal y para elegir qué parte actúa (N o P). Usé 2 moduladores, uno para el semiciclo positivo y otro para el negativo. Un comparador detecta en qué semiciclo tiene que trabajar y activa un modulador u otro.
El TL494 es muy fácil de usar, el la hoja de datos explica absolutamente todo y tiene 2 circuitos de ejemplo.
Cuando hice el dibujo me equivoqué en la salida de los integrados, lo dibujé para que se "prenda" la salida cuando debe "apagarse" y al revés.

El TL494 trabaja con frecuencias de hasta 200KHz, por lo que puede lograrse, creo yo, bastante presición, conmutaría 2000 veces por semiciclo!

El generador de la onda senoidal no sé como es, pero hice todo el circuito pensando en que entrege la señal con un valor medio de 0V y picos positivos y negativos, no sé si me explico.

Bueno, les dejo el dibujo del circuito hecho en PAINT! jeje, no tenia ganas de abrir el pesadote multisim

 

[raulcsp]

Pueden usar un generador de onda senoidal de laboratorio e inyectarla a un amplificador de audio PWM, ya sabemos que los amlificadores PWM usan mosfet en la salida y modificando la salida acorde al voltage que piensan usar podrian usarlo para alimentar cargas inductivas ya que un parlante es una carga inductiva.

 

[aliteroid]

Me parece una gran idea la de Francisco Galarza, ahora haz calculado los valores de ls resistencias para polarizar correctamente los transistores de los optoacopladores y los IGBT??

Otra duda: Los IGBT funcionan solo como switching o puedo controlar una señal analogica variable??
Lo pregunto porque se me ocurre otra idea que ya habia planteado anteriormente: Si yo tomo una señal seno de un generador (50Hz), luego la separo en sus componentes positiva y negativa y con estas dos señales controlo los IGBT con un circuito similar al propuesto, solo que me evito la modulacion PWM. Los IGBT se alimentarian con un voltaje amplificado de 315V que es el voltaje maximo, No se ¡¡ ¿se entiende??

 

[Francisco Galarza]

Me parece una gran idea la de Francisco Galarza, ahora haz calculado los valores de ls resistencias para polarizar correctamente los transistores de los optoacopladores y los IGBT??

Otra duda: Los IGBT funcionan solo como switching o puedo controlar una señal analogica variable??
Lo pregunto porque se me ocurre otra idea que ya habia planteado anteriormente: Si yo tomo una señal seno de un generador, luego la separo en sus componentes positiva y negativa y con estas dos señales controlo los IGBT con un circuito similar al propuesto, solo que me evito la modulacion PWM. Los IGBT se alimentarian con un voltaje amplificado de 315V que es el voltaje maximo, No se ¡¡ ¿se entiende??

Hola, los cálculos no los hice, queria ver antes si les gustaba la estructura.
La idea de usar PWM es evitar casi por completo la disipación, ya que saturan o cortan.
Si querés usarlos como en los amplificador de audio lineales, van a calentar muchísimo, pero se puede.
El PWM no creo que sea un problema, es más, el TL494 vale algo así como U$S1, y es muy fácil de configurar.

 

[Willington]

aunque la pregunta parecera estupida, pero para qué tiene que ser una onda
senoidal ???

con una onda seno modificada es mas que suficiente para cualquier aparato hoy dia.

 

[alejandro_oo]

aunque la pregunta parecera estupida, pero para qué tiene que ser una onda
senoidal ???

con una onda seno modificada es mas que suficiente para cualquier aparato hoy dia.

Bueno, cada quien tendrá su respuesta a esa pregunta, aquí la mía:

La cuasisenoidal hace funcionar la mayoría de los equipos electrónicos hoy en día, eso no esta en duda, pero he notado que existen equipos que claramente disminuyen su rendimiento y calidad de funcionamiento cuando se le alimenta con este tipo de onda, además otros –aunque pocos y delicados- simplemente no funcionan.

Equipos electrónicos que con simplemente contener digamos un pequeño motor que funciona en alterna ya no trabaja como debiera con la cuasisenoidal. Aparatos que manejan video y que a fuerza tienen ser alimentados en alterna, baja mucho su calidad de imagen, y como esos hay muchos ejemplos.

Simplemente veámoslo como dar el siguiente paso, ya los cuasisenoidales creo que todos se los saben hacer, y se trata de tener algo con lo que puedas alimentar lo que sea (que funcione en alterna y con una potencia determinada) sin temer si va a funcionar o no.

Saludos,

 

[RAY PEÑA]

Estimado welington, tengo equipos instalados de energía cuasi senoidal de hasta 15 kva. pero el problema es que el comportamiento de las cargas inductivas (motores, compresores, trasformadores) exigen una honda senoidal lo mas pura posible y esto no es un capricho, es que ademas de el ruido y los armónicos también bajan considerablemente su eficiencia. en cuanto a cargas resistivas no creo que haya ningún problema.

 

[pantuflo]

He realizado un inversor de 3KW que creo sera de vuestro interes.

Me gustaría vuestros comentarios.

Un saludo.

 

[gihu]

Muy buenas a todos, esto es lo poco que se sobre el PWM

La tecnica PWM, consiste en una tecnica de modulación, se compara (mediante un comparador) una señal senoidal de igual frecuencia a la que se quiere obtener (señal modulada), con una cuadrada o triangular de mayor frecuencia (unas 100 veces más es bastante), entonces ya tienes la modulacion por anchura de pulso (PWM), si esta señal ataca a un transistor de forma que conmute entre corte y saturacion, obtienes esta senyal con más potencia, lo ultimo que quedaia seria filtrar con un filtro de por lo menos orden dos la salida y ya tienes un senoidal a la salida.

Obtener esto en laboratorio es muy sencillo, pero pretender obtener alimentaciones, para tener algo parecido a un SAI creo que seria harto complicado.