Inversor de Tracción

Un inversor de tracción es un dispositivo electrónico de potencia que convierte la corriente eléctrica de una batería (corriente continua o DC) en corriente alterna (AC) para alimentar el motor eléctrico de tracción de un vehículo, como automóviles eléctricos, autobuses, camiones o trenes. Es un componente clave en los sistemas de movilidad eléctrica, ya que controla y gestiona el flujo de energía entre la batería y el motor eléctrico.

El inversor de tracción es crucial para garantizar un rendimiento óptimo del motor eléctrico, maximizando la eficiencia energética y proporcionando una experiencia de conducción suave y confiable. Además, influye directamente en la autonomía del vehículo, ya que su eficiencia determina la cantidad de energía que se utiliza o se pierde durante la conversión.

Los inversores de tracción no tienen un único inventor específico, ya que su desarrollo es el resultado de avances en múltiples áreas de la ingeniería eléctrica y electrónica a lo largo del siglo XX. Sin embargo, es posible identificar a algunas personas e hitos clave que contribuyeron al concepto y desarrollo de los inversores utilizados en sistemas de tracción:

• Nikola Tesla (1856-1943): Aunque Tesla no inventó los inversores como los conocemos hoy, su trabajo en corriente alterna (AC) y su invención del motor de inducción en 1887 sentaron las bases de los sistemas modernos de tracción eléctrica. Los inversores actuales aprovechan principios derivados del motor de inducción y la conversión de energía.
• Desarrollo del tiristor (década de 1950): El tiristor, desarrollado por ingenieros como William Shockley (también conocido por el desarrollo del transistor), fue un paso crucial hacia los dispositivos de conmutación electrónica que permitieron la creación de inversores prácticos. Aunque no estaba diseñado específicamente para tracción, su aparición impulsó la tecnología de conversión de potencia.

En la década de 1960 y 1970, empresas como Siemens y General Electric jugaron un papel importante en el desarrollo de inversores de tracción para trenes eléctricos y sistemas industriales. Estos sistemas iniciales utilizaban tiristores para controlar la energía en sistemas de corriente alterna.

Los investigadores japoneses Isao Takahashi y Toshihiko Noguchi desarrollaron en 1986 el control vectorial, también conocido como control de campo orientado (FOC). Este método revolucionó el control de motores eléctricos, optimizando la aplicación de los inversores en sistemas de tracción modernos.

En la actualidad, con el crecimiento del vehículo eléctrico, empresas como ZF, Bosch, NX Technologies, Astemo, Schaefler o Hitachi desarrollan inversores de tracción para aplicaciones de vehículo eléctrico con funciones avanzadas y una densidad de potencia significativamente mayor respecto al inicio de la tecnología.

Funciones principales de un inversor

Conversión de energía: Convierte la energía de corriente continua (DC) de la batería en corriente alterna (AC) trifásica para operar motores eléctricos. Si el motor es de corriente continua (menos común hoy en día), el inversor adapta la corriente a los requerimientos del motor.

Control de velocidad y par: Regula la frecuencia y amplitud de la corriente alterna suministrada al motor, lo que permite controlar la velocidad y el torque (par motor) de manera precisa. Esto se logra mediante técnicas avanzadas como la modulación por ancho de pulso (PWM).

Regeneración de energía: Durante el frenado regenerativo, convierte la energía cinética del vehículo en energía eléctrica y la envía de vuelta a la batería en forma de corriente continua, mejorando la eficiencia del sistema.

Protección del sistema: Proporciona funciones de seguridad, como protección contra sobrecorrientes, sobretemperaturas o fallos en el circuito, para proteger tanto al inversor como al motor y la batería.

Referencias

• Datos: Q131910422