Implementación digital basada en FPGA de la técnica PWM para el inversor multinivel en cascada

Resumen El desarrollo de topologías de inversores multiniveles ha dado lugar a diversas técnicas de modulación de ancho de pulso, entre las más utilizadas se encuentran las que utilizan señales portadoras múltiples. Sin embargo, el inconveniente de la aplicación de este tipo de técnicas de modulación es que se hace necesario generar un gran número de señales de conmutación para todos los dispositivos semiconductores de potencia que componen el inversor. Los conjuntos de puertas programables en el campo son una herramienta poderosa que permite obtener estas señales de manera rápida y precisa. El propósito de este artículo es describir la metodología utilizada para generar digitalmente las señales de conmutación para un inversor multinivel utilizando una tarjeta de desarrollo tipo “arreglo de campos de compuertas programable”. El procedimiento utilizado se divide en dos programas: un script de Matlab y un código creado en Quartus II. El proceso de diseño presentado es fácil, rápido, flexible y aplicable a otras técnicas de modulación multiportadora. La técnica de modulación implementada en la tarjeta de desarrollo se verifica experimentalmente en un inversor multinivel en cascada trifásico para generar cinco niveles de tensión de salida con diferentes velocidades de modulación. Los resultados obtenidos experimentalmente se comparan con los obtenidos en la simulación con el software PSpice. El análisis de los resultados permite comprobar el correcto funcionamiento de la técnica de modulación aplicada. Descriptores: Inversor multinivel en cascada, FPGA, Matlab, técnica modulación por ancho de pulso, Quartus II.