IMPLEMENTACIÓN EN UN FPGA DE LA TÉCNICA DE MODULACIÓN APOD-PWM PARA UNA APLICACIÓN EN MOTOR DE INDUCCIÓN (AIMPLEMENTATION IN AN FPGA OF THE APOD-PWM MODULATION TECHNIQUE FOR AN INDUCTION MOTOR APPLICATION)

Yesenia Reyes Severiano, Jesus Aguayo Alquicira, Susana Estefany De León Aldaco, Luis Mauricio Carrillo Santos

Resumen


Resumen
Actualmente, el uso de convertidores multinivel es de gran importancia en la industria debido a que se utilizan principalmente en el accionamiento de motores eléctricos y la protección de cargas críticas. Una parte central que influye en el buen rendimiento de estos es la técnica de modulación empleada, con la cual se generan los estados de conmutación de los interruptores pertenecientes al inversor. En este trabajo se lleva a cabo la simulación e implementación de la técnica de modulación Alternative Phase Opposition Disposition (APOD) empleando una tarjeta de desarrollo Altera Cyclone II. Primeramente, se lleva a cabo la generación digital de las señales moduladoras y portadoras mediante el uso de multiplexores en cascada. Posteriormente, se realiza su comparación por medio del uso de compuertas digitales. Finalmente, se analiza la calidad de la onda de salida tomando en cuenta los valores la distorsión armónica total, garantizando que se cumpla con los valores establecidos en la norma IEEE Std 519-2014. Lo anterior, utilizando un inversor en cascada trifásico de siete niveles con un motor de inducción de 1 hp como carga.
Palabras Clave: Distorsión armónica total, FPGA, índice de modulación, inversor multinivel en cascada, técnica de modulación.

Abstract
Currently, the use of multilevel converters is of great importance in the industry because they are mainly used in the operation of electric motors and the protection of critical loads. A central part that influences the good performance of these is the modulation technique used, with which the switching states of the inverter switches are generated. In this paper is carried out the simulation and implementation of the modulation technique Alternative Phase Opposition Disposition, using an Altera Cyclone development board. First, digital generation of the modulating and carrier signals is carried out by the use of cascade multiplexers. It is then compared using digital gates. Finally, the output wave quality is analyzed taking into account the values of the total harmonic distortion, ensuring that the values set out in the IEEE Std 519-2014 standard are met. The above using the seven-level three-phase cascade multi-level inverter topology, with a 1 hp induction motor as a load.”
Keywords: cascaded multilevel inverter, FPGA, modulation index, modulation technique, total harmonic distortion, VHDL.

Texto completo:

765-783 PDF

Referencias


Bozich E. C. (2006). Introducción a los dispositivos FPGA. (Tesis doctoral), Facultad de Ingeniería.

Franquelo L. G., Rodriguez J., Leon J. I., Kouro S., Portillo R., & Prats M. A. M., (2008). The age of multilevel converters arrives. IEEE Industrial Electronics Magazine, 2(2), 28-39. doi: http: //dx.doi.org/10.1109/MIE.2008.92351.

García Santacruz C., (2016). Comparación de técnicas de modulación

para el control de convertidores electrónicos de potencia multinivel.

Gonzalez S. A., Verne S. A., & Valla M. I. (2016). Multilevel converters for industrial applications: CRC Press.

Govindaraju C., & Baskaran K., (2011). Efficient Sequential Switching Hybrid-Modulation Techniques for Cascaded Multilevel Inverters. IEEE Transactions on Power Electronics, 26(6), 1639-1648.

IEEE-SA S. B. (2014). IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems.

Loranca C. J., (2013). Análisis de técnicas de modulación en convertidores multinivel en cascada asimétrico. Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET), Departamento de Electrónica.

Malinowski M., Gopakumar K., Rodriguez J., & Perez M. A., (2010). A Survey on Cascaded Multilevel Inverters. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57(7), 2197-2206. doi:10.1109/TIE.2009.2030767.

Mittal N., Singh B., Singh S. P., Dixit R., & Kumar D., (2012). Multilevel inverters: A literature survey on topologies and control strategies. Paper presented at the 2012 2nd International Conference on Power, Control and Embedded Systems.

Raghi R. O., & Geisa J. M., (2016, 7-8 April 2016). Multilevel converter topology with reduced switching elements for Electric Vehicle. Paper presented at the 2016 International Conference on Energy Efficient Technologies for Sustainability (ICEETS).

Rehaoulia A., Rehaoulia H., & Fnaiech F., (2018). Output voltage quality analysis of three-phase multilevel inverters. Electrical Engineering, 100(2), 733-739. doi: http: //dx.doi.org/10.1007/s00202-017-0543-1.

Reyes S. Y. (2018). Estudio del desempeño del conjunto motor-inversor multinivel en cascada trifásico. Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET), Cuernavaca, Morelos.

Reyes S. Y., Aguayo A. J., De León A. S. E., & Carrilo S. L. M., (2019). Comparative analysis of PD-PWM technique in the set: Multilevel Inverter-Induction motor. Ingeniería Investigación y Tecnología, XXI (1), 1-8. doi: http: //dx.doi.org/10.22201/fi.25940732e.2020.21n1.007.

Reyes S. Y., Aguayo A. J., De León A. S. E., & Carrilo S. L. M., (2020). Comparative analysis of PWM techniques in the set: Multilevel inverter + induction motor European Journal of Electrical Engineering, 22(2), 111-117. doi: https: //doi.org/10.18280/ejee.220204.

Yahiaoui A., Iffouzar K., Himour K., & Ghedamsi K., (2019). Comparison of Different Multilevel Voltage Source Inverter Topologies on Induction Motor Energy Quality. European Journal of Electrical Engineering, 21(4), 367-372. doi: http: //dx.doi.org/10.18280/ejee.210404.






URL de la licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.es

Barra de separación


Licencia Creative Commons    Pistas Educativasa está bajo la Licencia Creative Commons Atribución 3.0 No portada.    


TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO / INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA

Antonio García Cubas Pte #600 esq. Av. Tecnológico, Celaya, Gto. México

Tel. 01 (461)61 17575 Ext 5106

www.itcelaya.edu.mx