DOI:
https://doi.org/10.14483/22487638.24874Published:
2026-03-31Issue:
Vol. 30 No. 87 (2026): Enero - MarzoSection:
ResearchInversor CHB-5-MLI trifásico con optimización de armónicos: implementación y validación experimental
CHB-5-MLI three-phase inverter with harmonic optimization: Implementation and experimental validation
Keywords:
inversor multinivel, optimización armónica, THD, electrónica de potencia, tracción eléctrica (es).Keywords:
multilevel inverter, harmonic optimization, THD, power electronics, electric traction (en).Downloads
Abstract (es)
Contexto: los sistemas de tracción eléctrica modernos demandan convertidores de potencia capaces de operar bajo condiciones dinámicas exigentes, garantizando un suministro de energía estable, eficiente y de calidad. Uno de los principales problemas en estos sistemas es la distorsión armónica introducida por el inversor, la cual afecta negativamente el funcionamiento de la máquina.
Objetivo: implementar un inversor multinivel en cascada trifásico con optimización armónica para aplicaciones de tracción eléctrica.
Metodología: la metodología consta de la definición de la topología del inversor, la estructuración de una estrategia de conmutación complementada con un modelo de optimización y, finalmente, la validación mediante pruebas funcionales del prototipo en vacío.
Resultados: los resultados permiten identificar formas de tensión con niveles definidos, aproximación senoidal, correctamente desfasadas entre sí y equilibradas en términos de tensión eficaz. Asimismo, se registraron valores de THD entre 1.2 % y 1.6 % para tensiones de fase, y entre 1 % y 1.2 % para tensiones de línea, mediante pruebas experimentales en vacío.
Conclusiones: la topología de inversor multinivel en cascada trifásico, junto con un modelo de optimización armónica mediante algoritmos genéticos, constituye una solución viable al problema del alto contenido armónico en convertidores de potencia para sistemas de tracción.
Financiamiento: este estudio hace parte de un proyecto de investigación aprobado por la Universidad de Pamplona como trabajo final de maestría, con financiación de recursos propios y apoyo institucional.
Abstract (en)
Context: Modern electric traction systems demand power converters capable of operating under demanding dynamic conditions, guaranteeing a stable, efficient, and high-quality power supply. One of the main problems in these systems is the harmonic distortion introduced by the inverter, which negatively affects machine performance.
Objective: To implement a three-phase cascaded multilevel inverter with harmonic optimization for electric traction applications.
Methodology: The methodology consists of defining the inverter topology, structuring a switching strategy complemented by a harmonic optimization model, and validating the design through functional testing of the prototype under no-load conditions.
Results: The results show voltage waveforms with defined levels, a sinusoidal approximation, correctly phase-shifted, and balanced in terms of RMS voltage. THD values between 1.2% and 1.6% for phase voltages, and between 1% and 1.2% for line voltages, were demonstrated through experimental no-load tests.
Conclusions: The three-phase cascaded multilevel inverter topology, combined with a harmonic optimization model using genetic algorithms, constitutes a viable solution to the problem of high harmonic content in power converters for traction systems.
Funding: This study is part of a research project approved by the University of Pamplona as a master's thesis, funded by the researcher's own resources and institutional support.
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