¿Qué es la distorsión de tensión?
La distorsión de tensión se produce cuando una salida de CA es puramente sinusoidal pero tiene pequeños niveles de armónicos de tensión además de la frecuencia sinusoidal fundamental. Este bajo nivel de distorsión de tensión suele ser difícil de ver en un osciloscopio y requiere un analizador de potencia o un analizador de armónicos para cuantificarlo. La distorsión suele expresarse en porcentaje (%) de la fundamental, basándose en la relación entre la amplitud RMS de los armónicos superiores frente a la amplitud RMS del primer armónico o fundamental (h=1).
Cuanto menor sea el Vthd %, mejor será la fuente de alimentación de CA programable.
¿Cuál es su causa?
Hay varios factores posibles que pueden contribuir a la distorsión de la tensión, algunos de los cuales tienen que ver con el efecto de las cargas no lineales. Sin embargo, para comparar el rendimiento relativo de una fuente de CA programable, lo mejor es utilizar una carga resistiva pura para neutralizar los efectos de la carga sobre el rendimiento de la fuente de alimentación. Sólo queda la distorsión de tensión inherente a la fuente de alimentación de CA.
En el caso de las fuentes de alimentación de CA conmutadas, también conocidas como amplificadores de clase D, el mayor factor de distorsión es la distorsión cruzada que se produce en cada cruce por cero de la tensión. Dado que una fuente de CA conmutada conmuta sus FET de puente en H o IGBT entre el estado encendido y apagado, no puede haber solapamiento entre los ciclos de conmutación entre la mitad positiva y la mitad negativa del puente en H. Si lo hubiera, se produciría una ruta de corriente continua entre las dos mitades. Si lo hubiera, se crearía una vía de corriente continua entre el raíl de CC positivo y negativo del puente en H, lo que provocaría un flujo de corriente excesivo a través de los dispositivos de potencia. Esta situación se conoce como "shoot-through" y provoca invariablemente el fallo del puente en H o de la etapa de salida del amplificador de potencia. Para evitarlo, se necesita un cierto tiempo muerto entre la desconexión de un lado del puente H y la conexión del lado opuesto. Este tiempo muerto hace que la onda sinusoidal de salida se detenga justo antes de llegar a cero, provocando una interrupción momentánea cuando la tensión salta de un lado al otro. Este fenómeno necesario se denomina distorsión cruzada y se ilustra en la figura 1. Este salto no lineal de la tensión contiene un gran número de componentes armónicos que contribuyen a la distorsión armónica total de la tensión.
¿Por qué es importante?
Dado que se utiliza una fuente de alimentación de CA programable para diseñar, probar y verificar productos alimentados por CA, una onda sinusoidal de CA muy distorsionada afectará negativamente a la unidad sometida a prueba. Incluso un pequeño porcentaje de distorsión puede afectar a la carga si es sensible a frecuencias más altas que la frecuencia de línea. Dado que el tiempo muerto del amplificador conmutado suele ser fijo, su impacto aumentará a medida que aumente la frecuencia de salida programada, ya que se convierte en una fracción mayor del período decreciente de la onda sinusoidal. Por lo tanto, todas las fuentes de alimentación de CA PWM tienen especificaciones de distorsión más altas a frecuencias más altas. Para aplicaciones de aviónica, donde las frecuencias pueden ser de miles de hercios, los altos niveles de THD a tales frecuencias son típicamente inaceptables.
Fuente de alimentación lineal de CA
Una de las fuentes de alimentación de CA programables de mejor rendimiento son los lineales. Como no son amplificadores de Clase D, sino de Clase AB, tienen polarización cero y no necesitan tiempo muerto. Por lo tanto, sus especificaciones de distorsión son significativamente más bajas que las de las fuentes de alimentación conmutadas (PWM).
Por ejemplo, el fuelle de la tabla muestra la especificación de distorsión de tensión para dos fuentes de alimentación de CA de potencia equivalente, una unidad de modo conmutado 115ASX PWM y una unidad lineal 112MX.
La selección de la mejor fuente de alimentación de CA programable para su aplicación incluye prestar atención a las especificaciones de distorsión de tensión. La fuente de alimentación de CA lineal serie LMX de Pacific Power Source proporciona la potencia más limpia con baja distorsión. Póngase en contacto con un experto en aplicaciones para ver si esta solución es adecuada para usted.