electrónica de potencia
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Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas
Carrera de Ingeniería en Mecatrónica
Curso nivelación
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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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