Inversor (electrónica)

La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones industriales para manejar alta potencia. Los inversores también se utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc, en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas.

Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda cuadrada.
Esta onda cuadrada alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más una onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. Las formas de onda de salida del voltaje de un inversor ideal debería ser sinusoidal. Una buena técnica para lograr esto es utilizar la técnica de PWM logrando que la componente principal senoidal sea mucho más grande que las armónicas superiores.

Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de transistores o dispositivos similares, como los tiristores, los triac's o los IGBT's.

Los inversores más eficientes utilizan varios artificios electrónicos para tratar de llegar a una onda que simule razonablemente a una onda senoidal en la entrada del transformador, en vez de depender de éste para suavizar la onda.

Se pueden clasificar en general en dos tipos: 1) inversores monofásicos y 2) inversores trifásicos.

Se pueden utilizar condensadores e inductores para suavizar el flujo de corriente desde y hacia el transformador.

Además, es posible producir una llamada "onda senoidal modificada", la cual se genera a partir de tres puntos: uno positivo, uno negativo y uno de tierra. Una circuitería lógica se encarga de activar los transistores de manera que se alternen adecuadamente. Los inversores de onda senoidal modificada pueden causar que ciertas cargas, como motores, por ejemplo; operen de manera menos eficiente.

Los inversores más avanzados utilizan la modulación por ancho de pulsos con una frecuencia portadora mucho más alta para aproximarse más a la onda seno o modulaciones por vectores de espacio mejorando la distorsión armónica de salida. También se puede predistorsionar la onda para mejorar el factor de potencia (cos Φ).

Los inversores de alta potencia, en lugar de transistores utilizan un dispositivo de conmutación llamado IGBT (Insulated Gate Bipolar transistor ó Transistor Bipolar de Puerta Aislada).

Parámetros de Rendimiento

• Factor armónico de la n-ésima armónica (HFn) El HFn, que es una medida de la contribución individual de esa armónica se define así:

$HF_{n}={V_{on} \over V_{o1}}$ para $n>1$ donde $V_{1}$ es el valor eficaz (rms) de la componente fundamental, y $V_{on}$ es el valor eficaz de la n-ésima componente armónica.

• Distorsión armónica total (THD-Total Harmonic Distortion). La distorsión armónica total, es una medida de la coincidencia de formas entre una onda y su componente fundamental, se define como

$THD={1 \over V_{o1}}{\sqrt {\sum _{n=2,3,...}^{\infty }V_{on}^{2}}}$

• Factor de distorsión (DF-Distortion Factor) Se diferencia de la anterior en que detalla a cualquiera de las armónicas que constituye la señal, por el principio de Fourier. El DF indica la cantidad de distorsión armónica que queda en determinada forma de onda después de someter a las armónicas de esa onda a una atenuación o filtrado de segundo orden, es decir, dividirlas entre $n^{2}$. Se vuelve entonces una medida de la eficacia de la reducción de armónicos no deseados, y se define así:

$DF={1 \over V_{o1}}{\sqrt {\sum _{n=2,3,...}^{\infty }({V_{on}^{2} \over n^{2}})^{2}}}$

El DF de un componente armónico individual (o el n-esimo) se define como:

$DF_{n}={V_{on} \over V_{o1}n^{2}}$ para $n>1$

• Armónica de orden más bajo (LOH-Lowest Order Harmonic) es aquel componente armónico cuya frecuencia se acerca más a la de la fundamental, y su amplitud es mayor o igual al 3% de la componente fundamental.

Véase también

• Solar inverter
• Grid tie inverter