Tesis profesional presentada por Ana Karen Graciano Alvarez [ana.gracianoaz@udlap.mx]

Miembro del Programa de Honores. Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica. Departamento de Ingeniería en Computación, Electrónica y Mecatrónica. Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla.

Jurado Calificador

Director: Dr. Pedro Bañuelos Sánchez
Presidente: Dr. José Luis Vázquez González
Secretario: Dr. César Martínez Torres

Cholula, Puebla, México a 7 de mayo de 2024.

Resumen

En esta tesis se diseña un inversor multinivel de configuración puente H en cascada con cinco fuentes de voltaje CD. Se utiliza un esquema de conmutación para controlar los interruptores de potencia necesarios. Se presenta un método en el que los ángulos de conmutación se calculan de forma que se produzca un voltaje deseado y eliminar al mismo tiempo ciertos armónicos. Utilizando las series de Fourier, las ecuaciones que eliminan los armónicos se derivaron en términos de los ángulos de conmutación. Se utilizó Matlab para resolver las ecuaciones y obtener los ángulos. Con esto, se obtuvo la secuencia de cambios para los interruptores, primero en términos angulares y después en tiempo, utilizando una frecuencia de 60Hz. De ahí se estudió controlar los luego con el Arduino Mega 2560, con una configuración con optoacopladores para evitar el corto circuito. Con la programación, se consiguió controlar puente Hs de diferentes niveles, de 3 a 4 a 5 niveles. Por último, se usaron tres paneles solares para probar el concepto.

Palabras clave: Inversor multinivel, Arduino Mega2560, paneles solares.

Índice de contenido

Portada

Índices

Capítulo 1. Introducción

  • 1.1 Antecedentes
  • 1.2 Planteamiento del problema
  • 1.3 Alcances y limitaciones
  • 1.4 Descripción del sistema
  • 1.5 Objetivos

Capítulo 2. Inversores

  • 2.1 Convertidores y conmutadores
  • 2.2 Inversor multinivel

Capítulo 3. Inversor multinivel de puente H conectados en cascada

  • 3.1 Configuración
  • 3.2 Análisis Fourier

Capítulo 4. Diseño Teórico

  • 4.1 Planteamiento del ejercicio
  • 4.2 Determinación de ángulos
  • 4.3 Determinación de interrupción
  • 4.4 Simulación en PSIM

Capítulo 5. FPGA

  • 5.1 Descripción
  • 5.2 FlipFlops
  • 5.3 Basys 3
  • 5.4 Implementación
  • 5.5 Testbench y código
  • 5.6 Problemática

Capítulo 6. Arduino

  • 6.1 Microcontrolador
  • 6.2 Mega 2560
  • 6.3 Implementación
  • 6.4 Código
  • 6.5 Observaciones

Capítulo 7. Circuito

  • 7.1 Componentes
  • 7.2 Multisim
  • 7.3 TinkerCad
  • 7.4 Físico

Capítulo 8. Resultados

Capítulo 9. Conclusiones y recomendaciones

Referencias

Anexo A. Esquemas

Anexo B. Código de Matlab

Anexo C. Código de VHDL

Anexo D. Código de Arduino

Graciano Alvarez, A. K. 2024. Inversor multinivel de 5 fuentes CD para aplicación de coche eléctrico solar. Tesis Licenciatura. Ingeniería Mecatrónica. Departamento de Ingeniería en Computación, Electrónica y Mecatrónica, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2024.