electrónica de potencia

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Carrera de Ingeniería en Mecatrónica

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Alvaro Fuentes

ELECTRÓNICA DE

POTENCIA

Alvaro Fuentes

24/02/2012

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En la electrónica de potencia se combinan la

potencia la electrónica y el control.

Control.- Características de estado estable y dinámica

del sistema.

Potencia.- equipo estático y rotatorio para la

generación, transmisión y distribución de la energía

eléctrica.

Electrónica.- Dispositivos y circuitos de estado sólido.

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¿QUÉ ES LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA?

Parte de la Electrónica que estudia los

dispositivos y circuitos electrónicos usados para

modificar características de la energía eléctrica

(tensión, frecuencia, ...)

El desarrollo de microprocesadores y

microcontroladores tiene un gran impacto y los

dispositivos semiconductores.

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA ⇒

TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA ⇒

TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

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TIPOS DE CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA

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RANGOS DE POTENCIA SEGÚN EL TIPO

DE APLICACIÓN

Baja: <100W

• Alarmas

• Balastos Electrónicos

(Fluorescentes)

• Fuentes de alimentación

• Herramientas Eléctricas.

Alta: 1kW – 100kW

• Hornos de Inducción

• Accionadores para Locomotoras

• Secadores

• Soldadura automática

Media: 100W – 1kW

• Cargadores de Baterías

• Balastos Eléctricos (HID)

• Secadores

• Reguladores de Velocidad

Muy Alta: 100kW – 100MW

• Reguladores de Tomas

(Alta tensión)

• Inversores para

generadores

• Inversores no autónomos

para

generadores

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PRINCIPIOS BÁSICOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS

CONVERTIDORES DE POTENCIA (I)

Funcionamiento en conmutación ⇒ bajas pérdidas

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PRINCIPIOS BÁSICOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS

CONVERTIDORES DE POTENCIA (II)

Funcionamiento en conmutación ⇒ bajas pérdidas

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PRINCIPIOS BÁSICOS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS

CONVERTIDORES DE POTENCIA (III)

Funcionamiento en conmutación ⇒ bajas pérdidas

PE = PS µ = 1

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DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

Componentes Activos.- Son los que suministran energía

eléctrica a un circuito (Pilas, baterías, etc) o bien modifican

o amplían algún valor de la corriente eléctrica como su

intensidad, su tensión, etc (transistores, diodos, etc).

Componentes Pasivos.- Actúan como cargas para un

circuito eléctrico, pero por si solos ni modifican ni generan

corriente eléctrica alguna.

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DISPOSITIVOS EMPLEADOS EN LOS CONVERTIDORES

DE POTENCIA

Dispositivos Electrónicos

Sin control: Diodos

Con control de encendido: Tiristores

Con control total: Transistores

Dispositivos Pasivos

Transformadores

Bobinas

Condensadores

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TIRISTORES

Los TIRISTORES (también conocido como SCR)

son dispositivos de estado sólido que se disparan

bajo ciertas condiciones pasando de un estado de

alta impedancia a uno de baja, estado que se

mantiene mientras que la corriente y la tensión

sean superiores a un valor mínimo denominado:

niveles de mantenimiento.

Se consideran interruptores ideales en

aplicaciones con potencia.

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SCR (Silicon Controlled Rectifier). Interruptor unidireccional

GTO (Gate Turn-off) Interruptor unidireccional. Apagado por puerta

TRIAC (Triode AC) Interruptor bidireccional

DIAC (Diode AC) Interruptor bidireccional ( Control de tiristores)

TIPOS DE TIRISTORES:

Dependiendo de la construcción física y del comportamiento

de activación y desactivación, podemos hablar de diferentes.

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DISPOSITIVOS EMPLEADOS EN LOS CONVERTIDORES

DE POTENCIA

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DISPOSITIVOS EMPLEADOS EN LOS CONVERTIDORES

DE POTENCIA

Tipo transistor

GTO (tiristor apagado por puerta)

Transistor bipolar de potencia

Transistor MOSFET de potencia

IGBT (transistor bipolar de puerta aislada)

Otros muchos en evolución

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DISPOSITIVOS EMPLEADOS EN LOS CONVERTIDORES

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DISPOSITIVOS EMPLEADOS EN LOS CONVERTIDORES

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DISPOSITIVOS EMPLEADOS EN LOS CONVERTIDORES

DE POTENCIA

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TIPOS DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DE POTENCIA

Para el control o acondicionamiento de la potencia eléctrica,

es necesaria la conversión de potencia eléctrica de

una a otra forma, y que las caracteristicas de

conmutación de los dispositivos de potencia permitan esas

conversiones.

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TIPOS DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS DE POTENCIA

Rectificadores de diodo

Convertidores CA/CD (Rectificadores controlados)

Convertidores de CA/CA (Controladores de voltaje de ca)

Convertidores de CD/CD (Convertidores de cd)

Convertidores de CD/CA (Inversores)

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RECTIFICADORES DE DIODO

Convierte el voltaje de ca en un voltaje fijo cd.

El voltaje de entrada al rectificador puede ser monofásico o

trifásico.

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CONVERTIDORES CA/CD

Utiliza tiristores.

El valor promedio de voltaje de salida Vo se puede controlar

variando el tiempo de conducción de los tiristores o ángulo

de retardo de disparo.

La entrada puede ser monofásica o trifásica.

Se los llama rectificadores controlados.

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CONVERTIDORES CA/CA

Se usan para obtener un voltaje variable de CA, con una

fuente fija de corriente alterna y un convertidor

monofásico con un TRIAC.

El voltaje de salida se controla variando el tiempo de

conducción del TRIAC o el ángulo de retardo de disparo..

Se los llama controladores de voltaje de ca.

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CONVERTIDORES CD/CD

Se lo llama recortador de picos o regulador de conmutación.

El voltaje promedio de salida se controla haciendo variar el

tiempo de conducción del transistor.

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CONVERTIDORES CD/CA

Se lo llama inversor .

El voltaje de salida es alterno.

El voltaje de salida se controla variando el tiempo de

conducción de los transistores.

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APLICACIONES

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AEROGENERADOR

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Iluminación - Balastos Electrónicos

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Sistemas de Aire acondicionado

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i

iF

Principio Electromagnético

Calentamiento por Inducción

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Aplicaciones

Fusión.

Forja.

Tratamientos térmicos.

Soldadura.

Sellado de envases.

Curado de adhesivos y

pastas sellantes (bonding).

Cocinas de inducción.

Sobrecalentamiento de

gases ionizados.

Fabricación de

semiconductores.

Calentamiento por Inducción