ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Ing. Humberto José López Torres

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Contenido

• Sistemas electrónicos de potencia:• Introducción

• Convertidores de potencia

• Campos de aplicación

• Dispositivos semiconductores de potencia.

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

Definiciones de la electrónica de potencia

• Muhammad H. Rashid

“Electrónica de Potencia se puede definir como laaplicación de la electrónica de estado sólido para elcontrol y conversión de la potencia eléctrica.”

• Bimal K. Bose

“La Electrónica de Potencia combina la conversión yel control de la potencia eléctrica para diversasaplicaciones.”

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

Definición:

• Electrónica de Potencia es la parte de la Electrónicaencargada del estudio de dispositivos, circuitos,sistemas y procedimientos para el procesamiento,control y conversión de la energía eléctrica

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

• Electrónica de Potencia consiste en convertir y

controlar la energía de la forma suministrada por una

fuente a la forma requerida por la carga.

• Habitualmente la fuente primera de energía es la

corriente alterna (monofásica o trifásica a 50 ó 60 Hz)

suministrada por la red de energía eléctrica.

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

• Electrónica de señal: varía la caída de tensión que un

componente activo crea en un circuito habitualmente

alimentado en continua (Amplificación y ganancia).

• Electrónica de potencia: El elemento de base no

puede trabajar en régimen de amplificación, es

necesario trabajar en régimen de conmutación,

siendo el semiconductor el componente base que

trabaja como interruptor. el concepto principal es el

rendimiento.

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

• Relación entre electrónica de potencia con lasdisciplinas de control, electrónica y potencia.

Aplicaciones a

procesos industriales

ELECTRONICA DE

POTENCIA

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

Áreas del conocimiento

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Sistemas electrónicos de potenciaIntroducción

Justificación del uso de semiconductores según sus características ideales:

• Tiempos de conmutación.

• Máxima tensión a bloquear y máxima intensidad que circula por el dispositivo.

• Caída de tensión en conducción.

• Potencia requerida en el circuito de control.

• Coste del dispositivo.

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Sistemas electrónicos de potenciaConvertidores de potencia

• Los sistemas electrónicos de potencia consistennormalmente en uno o más convertidores de potencia,que gobiernan la transferencia de energía.

• Un convertidor controla y moldea la magnitud eléctricade entrada Vi, frecuencia fi y número de fases mi, enuna magnitud eléctrica de salida Vo, frecuencia fo ynúmero de fases mo.

• La potencia puede fluir de forma reversible,intercambiándose los papeles entre la entrada y lasalida

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Sistemas electrónicos de potenciaConvertidores de potencia

• Conversión alterna-continua (rectificadores)

• Conversión alterna-alterna (cicloconvertidores o reguladores de alterna)

• Conversión continua-alterna (inversores)

• Conversión continua-continua (reguladores de continua o troceadores)

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Sistemas electrónicos de potenciaConvertidores de potencia

Clasificación de los convertidores estáticos de energíaen función del tipo de energía eléctrica que los alimenta:

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Sistemas electrónicos de potenciaConvertidores de potencia

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Sistemas electrónicos de potenciaCampos de aplicación

Rectificadores• Alimentación de todo tipo de sistemas electrónicos, donde se

necesite energía eléctrica en forma de corriente continua.

• Control de motores de continua utilizados en procesosindustriales: Máquinas herramienta, carretillas elevadoras ytransportadoras, trenes de laminación y papeleras.

• Transporte de energía eléctrica en c.c. y alta tensión.

• Procesos electroquímicos.

• Cargadores de baterías.

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Sistemas electrónicos de potenciaCampos de aplicación

Reguladores de alterna: • Calentamiento por inducción.

• Control de iluminación.

• Control de velocidad de motores de inducción.

• Equipos para procesos de electrodeposición.

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Sistemas electrónicos de potenciaCampos de aplicación

Cambiadores de frecuencia (cicloconvertidores): • Enlace entre dos sistemas energéticos de corriente

alterna no sincronizados.

• Alimentación de aeronaves o grupos electrógenos móviles.

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Sistemas electrónicos de potenciaCampos de aplicación

Inversores• Accionadores de motores de corriente alterna en

todo tipo de aplicaciones industriales.

• Convertidores corriente continua en alterna parafuentes no convencionales, tales como lafotovoltaica o eólica

• Calentamiento por inducción

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Sistemas electrónicos de potenciaCampos de aplicación

Troceadores: • Alimentación y control de motores de continua.

• Alimentación de equipos electrónicos a partir debaterías o fuentes autónomas de corrientecontinua.

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Sistemas electrónicos de potenciaCampos de aplicación

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Sistemas electrónicos de potenciaDispositivos semiconductores de potencia

Dentro de los dispositivos electrónicos de potencia,podemos citar entre otros muchos, como por ejemplo losdiodos y transistores de potencia, el tiristor.

• Diodo

• BJT (Bipolar Junction Transistor)

• DARLINGTON

• MOSFET (Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor)

• UJT (UniJuntion Transistor)

• SCR (Silicon Controlled Rectifier)

• DIAC (Diode AC)

• TRIAC (Triode AC Semiconductor Switch)

• IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

• LASCR (Light Activated SCR)

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Sistemas electrónicos de potenciaDispositivos semiconductores de potencia

• GTO (Gate Turn-Off Thyristor)

• ASCR (Assymetrical SCR)

• RCT (Reverse Conducting Thyristor)

• SITH (Static Induction Thyristor)

• MCT (Mos-Controlled Thyristor)

• FCT (Field-Controlled Thyristor)

• MTO (Mos Turn-Off Thyristor)

• EST (Emitter-Switched Thyristor)

• IGTT (Insulated Gate Turn-Off Thyristor)

• IGT (Insulated Gate Thyristor)

• GCT (gate-Commutated Thyristor)

• IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor)

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Sistemas electrónicos de potenciaDispositivos semiconductores de potencia

Características de los semiconductores utilizados en

electrónica de potencia.

• Tener dos estados claramente definidos, uno de alta

impedancia (bloqueo) y otro de baja impedancia (conducción).

• Poder controlar el paso de un estado a otro con facilidad y

con pequeña potencia de control.

• Ser capaz de soportar altas tensiones cuando está bloqueado

y grandes intensidades, con pequeñas caídas de tensión

entre sus extremos, cuando está en conducción.

• Rapidez de funcionamiento para pasar de un estado a otro.

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