Laboratorio de Electrotecnia y SPWM
Un inversor es un equipo electrónico fundamental encargado de transformar la Corriente Continua (CC) —proveniente de baterías, paneles solares o fuentes de alimentación— en Corriente Alterna (CA) con una tensión y frecuencia determinadas, permitiendo alimentar electrodomésticos, motores y electrónica de red.
A nivel técnico, los inversores se clasifican principalmente por la forma de la onda que entregan a su salida:
Son los más básicos. Generan una alternancia brusca entre positivo y negativo (+V y -V). Son económicos pero muy limitados: pueden dañar equipos electrónicos y solo sirven para cargas resistivas simples (como iluminación antigua o estufas).
También llamada cuasi-senoidal, aproxima la curva utilizando escalones de tensión. Son útiles para herramientas y la mayoría de electrodomésticos, pero en motores de inducción generan zumbidos audibles y pérdida de eficiencia por calentamiento.
¡Es el que estamos simulando! Utilizan conmutación de alta velocidad (Modulación por ancho de pulsos) y filtros LC para esculpir una onda idéntica (o incluso más limpia) que la de la red eléctrica comercial. Indispensables para electrónica sensible y telecomunicaciones.
Representa la medición real. Muestra tres magnitudes fundamentales:
Para que la electricidad atraviese la carga en ambas direcciones, los interruptores se cierran en cruz:
Sinusoidal Pulse Width Modulation
Técnica que enciende y apaga transistores miles de veces por segundo. Variando el ancho de los pulsos, engaña a la carga para que "sienta" que está recibiendo una onda curva y suave.
Transistores de Potencia
Son las "llaves" reales del circuito. Los MOSFET son ultrarrápidos (ideales para frecuencias altas). Los IGBT son más lentos pero soportan corrientes industriales enormes.
Inductor (L) + Capacitor (C)
Red pasiva a la salida del inversor. La Bobina (L) frena los cambios bruscos de corriente, y el Capacitor (C) absorbe los picos de voltaje. Juntos, eliminan el ruido del SPWM.
Alimentación Continua
VCC es el polo positivo de la fuente (Ej: +24V, +48V). GND (Ground/Masa) es el retorno o polo negativo. El inversor toma esta energía fija y la alterna.
Técnica de disparo
Técnica usada por los *Drivers* para encender los transistores superiores (S1 y S2). Usa un diodo y un capacitor para "inyectar" un voltaje superior al de VCC directamente a la compuerta del transistor.
Cortocircuito de Rama
Falla catastrófica. Ocurre cuando dos transistores de la misma columna (ej. S1 y S3) conducen a la vez. Genera una explosión térmica inmediata. Se previene programando un Tiempo Muerto en el control.
Todo inversor separa El Control (Baja potencia, digital) de La Potencia (Alta tensión, analógica).
Analizamos cómo se manejan los transistores de un solo lado (Ej. S1 y S3). El principal desafío es evitar encender ambos a la vez (Shoot-Through).
¿Cómo decide el microcontrolador el ancho exacto de cada pulso? Lo hace resolviendo una inecuación matemática en tiempo real:
Cuando conectas una carga resistiva (estufa), la tensión y la corriente van de la mano. Pero si conectas un motor (Carga Inductiva), la bobina retrasa la corriente (Desfasaje).
Esta energía reactiva vuelve a cargar el bus de CC. Si estos diodos no existieran, el pico inductivo (fuerza contraelectromotriz) destruiría el Puente H instantáneamente.