Generador de señales senoidales multinivel basado en amplificadores operacionales: una herramienta didáctica para electrónica de potencia

Ricardo Eliu Lozoya Ponce, Roberto Carlos Martínez Montejano, Luis Javier Ontañón García, Rogelio Enrique Baray Arana

Resumen


Este artículo presenta un generador de señales senoidales multinivel económico, construido con componentes analógicos accesibles, como amplificadores operacionales. Su diseño modular y didáctico permite a estudiantes y docentes explorar conceptos clave de electrónica de potencia mediante la generación práctica de señales tipo PWM con varios niveles de voltaje. A través de pruebas experimentales, se evalúa la calidad de las señales generadas, midiendo la distorsión armónica total (THD), lo que ayuda a comprender cómo influye el diseño en la eficiencia y pureza de las señales eléctricas. El generador propuesto constituye una alternativa atractiva para la enseñanza y aprendizaje práctico de electrónica, permitiendo experimentar de manera sencilla con diferentes escenarios de modulación.

Texto completo:

pdf_V02N02_art22

Referencias


Belkheiri, A., Aoughellanet, S., Belkheiri, M., & Rabhi, A. (2015). FPGA based control of a PWM inverter by the third harmonic injection technique for maximizing DC bus utilization. International Conference on Control, Engineering & Information Technology (CEIT).

Beser, E., Arifoglu, B., Camur, S., & Beser, E. K. (2009). Multilevel inverter with reduced number of switches. International Review of Electrical Engineering, 4(4), 532–538.

Deshmukh, V. M., & Patil, A. J. (2015). Development of Matlab/Simulink model for three-phase PWM inverter and hardware implementation using DSP with nonlinear load. International Journal of Control Science and Engineering, 5(1), 1–9.

Govindaraju, C., & Baskaran, K. (2009). Optimized hybrid phase disposition PWM control method for multilevel inverter. International Journal of Recent Trends in Engineering, 1(3), 129–134.

Gupta, K. K., & Jain, S. (2012). Theoretical analysis and experimental validation of a novel multilevel inverter topology for renewable energy interfacing applications. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 4(1).

Kouro, S., Malinowski, M., Gopakumar, K., Pou, J., Franquelo, L. G., Wu, B., et al. (2010). Recent advances and industrial applications of multilevel converters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57(8), 2553–2580.

Lozoya-Ponce, R. E., Campos-Cantón, I., & Lozoya-Ponce, R. O. (2013). Estructura reconfigurable: comparador/multiplexor/demultiplexor. Revista Mexicana de Física, 59, 107–116.

Malinowski, M., Gopakumar, K., Rodriguez, J., & Pérez, M. A. (2010). A survey on cascaded multilevel inverters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57(7), 2197–2206.

Nema, S., Nema, R. K., & Agnihotri, G. (2011). Inverter topologies and control structure in photovoltaic applications: A review. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 3(1).

Rahim, N. A., & Mekhilef, S. (2002). Implementation of three-phase grid connected inverter for photovoltaic solar power generation system. Proceedings of the International Conference on Power System Technology.

Rodríguez, J., Lai, J.-S., & Peng, F. Z. (2002). Multilevel inverters: A survey of topologies, controls, and applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 49(4), 724–738.

Selvaraj, J., & Rahim, N. A. (2009). A novel pulse width modulation for grid-connected multilevel inverter. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 1(5).