Publication: Análisis comparativo de MSI con MMSI
Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad Católica de la Santísima Concepción
Abstract
La presente investigación desarrolla un análisis comparativo entre el inversor multifluente y el inversor multinivel multifuente, con el fin de evaluar su desempeño en aplicaciones de electromovilidad. El MSI, al permitir la conexión de múltiples fuentes de corriente continua a una única salida de corriente alterna mediante una sola etapa de conversión, ha mostrado ventajas en flexibilidad y eficiencia; sin embargo, sus configuraciones tradicionales suelen limitarse a dos o tres niveles de tensión de salida. En contraste, el MMSI se presenta como una alternativa capaz de generar múltiples niveles de tensión, mejorando la calidad de onda y reduciendo la distorsión armónica total.
El trabajo incluye una revisión del estado del arte sobre inversores multifuente y multinivel, junto con sus principales estrategias de modulación y control. Posteriormente, se desarrolla la caracterización matemática de las señales de salida, considerando formas de onda cuadradas modificadas y escalonadas de siete niveles. Asimismo, se analizan las pérdidas por conducción y conmutación en dispositivos de potencia de silicio (IGBT) y de carburo de silicio (SiC-MOSFET), con el fin de determinar la eficiencia bajo condiciones equivalentes de operación.
Los resultados obtenidos mediante simulaciones en PSIM® y cálculos en MATLAB® muestran que el inversor MMSI logra un THD en el voltaje de salida cercano al 9.5-11 %, frente a valores superiores al 50 % en el MSI tradicional, confirmando una mejora significativa en la calidad de la forma de onda. En términos de eficiencia, el MMSI presenta valores ligeramente menores que el MSI: 98.94% con IGBT y 99.16% con SiC-MOSFET, frente a 99.21% y 99.23% del MSI, respectivamente. Esto evidencia un compromiso entre calidad de onda y pérdidas de conducción.
En conclusión, los resultados permiten establecer que la elección entre MSI y MMSI depende directamente de las prioridades de la aplicación. El MSI resulta más adecuado en escenarios donde la simplicidad, la eficiencia y el balance de potencia son determinantes, mientras que el MMSI constituye una alternativa atractiva en aplicaciones que priorizan la reducción del THD y una mejor calidad de onda, aun a costa de una mayor complejidad y dependencia de la fuente primaria.
Description
Informe de habilitación profesional para optar al grado académico de LICENCIADO EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA y al título de INGENIERO CIVIL ELÉCTRICO.
Keywords
Inversor multifuente, Inversor multinivel multifuente, MSI, MMSI, Electromovilidad, Calidad de onda, THD, Eficiencia energética, Pérdidas de conducción, Pérdidas de conmutación, Si IGBT, SiC MOSFET, Facultad de Ingeniería, Ingeniería Civil Eléctrica