Electrnica de potencia.

Electrnica de potencia. Celdas de combustible.Andrs galvan SaavedraAlejandro rodrguez.Electrnica de potencia Electrnica de Potencia es la parte de la electrnica encargada del estudio de dispositivos, circuitos, sistemas y procedimientos para el proceso, control y conversin de la energa elctrica. Se utiliza para diferenciar el tipo de aplicacin que se le da a dispositivos electrnicos, en este caso para transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos.la importancia que tiene la electrnica de potencia y la relacin que guardacon los sistemas de generacin de energa , las celdas de combustible.La electrnica de potencia tiene un gran potencial de desarrollo en los sistemas de energa que usan fuentes de energa renovables, sobre todo en el rea de celdas de combustible, al da de hoy existe desarrollo e investigacin en diversos rubros como es el automotriz, sistemas de respaldo, sistemas de generacin remotos.ImplementacinEl desarrollo de automviles con fuentes de energa alternativas; el desarrollo de pilas ms ligeras y de mayor capacidad para los aparatos de telecomunicacin y computadoras porttiles; y el desarrollo tcnicas de control en los sistemas de electrnica de potencia

Con el desarrollo de convertidores y de sistemas que controlen la dinmica de la celda, se ha logrado proyectar a la celda de combustible a otro tipo de aplicaciones nuevas donde antes se consideraba poco atractiva.La funcin principal de sistemas acondicionadores de energa aplicados a C.C. es llevar a cabo la conversin de un voltaje de corriente directa no regulado, que genera la celda, a un voltaje en corriente directa regulado (o tambin llamada conversin CD/CD) o convertir a corriente alterna (conversin CD/CA) para:Alimentar a sistemas en baja potencia (por ejemplo telfonos celulares, sistemas de cmputo personales de escritorio y porttiles, alcoholmetros).

Sistema de acondicionamiento de energa usado paraaplicaciones de mediana potencia (aplicaciones residenciales).CELDA DE COMBUSTIBLE. Es la fuente de generacin de energa que provee al sistema el voltaje de corriente directa CD, no regulado.CONVERTIDOR DE CD/CD. Es el responsable de tomar el voltaje de salida de la celda que no est regulado y regular, elevar y mantener el voltaje de salida de la celda. Tpicamente los sistemas comerciales de mediana potencia tienen como especificacin de voltaje de salida 12, 24 o 48 voltsENLACE Y RESPALDO DE CD (BATERIA). Es un sistema de pre-arranque y respaldo de energa cuando la demanda de la carga rebase la capacidad de la celda, aplica en los sistemas donde el respaldo de energa es crtico utilizando para este propsito bancos de bateras que suministren la energa que se demanda del sistema. La principal desventaja est en que algunos sistemas de respaldo consideran bateras de gran tamao y costosas, por ello se est investigando en nuevas formas de respaldo de energa, como el SUPERCAPACITOR.INVERSOR (CD/CA). Tiene la funcin de tomar el voltaje de CD que proviene del convertidor CD/CD o del sistema de respaldo y convertirlo a un voltaje de forma senoidal, normalmente a una especificacin de 120 o 220 V @ 60 Hz.

FILTRO DE SALIDA. Se encarga de filtrar la seal para que sea una seal senoidal libre de armnicos.

Requerimientos : El convertidor CD/CDLos convertidores DC-DC son circuitos electrnicos de potencia que convierten una tensin continua en otro nivel de tensincontinuay, normalmente, proporcionan una salida regulada.

Las topologas de los convertidores DC-DC

pueden ser divididas en dos partes principales, en funcin de si tienen o no un aislamiento galvnico entre el suministro de la fuente y la salida del circuito.

sin aislamientoDe acuerdo con la posicin del interruptor yel rectificador, podemos obtener diferentes tipos de convertidores de tensin:A.1) Regulador reductor BuckA.2) Regulador elevador BoostA.3) Reguladorreductor-elevador Buck -Boost

El convertidor reductor (Buck por su nombre en ingls)

su tensin de salida es menor que la de la entrada. simplicidad en su diseo. fcil de estabilizar.limitacin de corriente y proteccin contra corto circuito.fcil de implementar.

El convertidor elevador (Boost por su nombre en ingls)

su tensin de salida es mayor que la de la entrada.Uno de los inconvenientes de esta estructura es que no est protegido ante cortocircuitos en la salida dado que el diodo realiza una conexin directa entre la entrada y la salida.

otras caractersticas estn: alto rendimiento, simplicidad, corriente no pulsante en la entrada, respuesta transitoria mala, difcil de estabilizar y requiere un componente activo en serie con la entrada para proteccin contra corto circuito

El convertidor reductor-elevador (buck-boost por su nombre en ingls)

se usa para la inversin de la polaridad de tensin de la salida respecto a la entrada. Su tensin de salida puede ser tanto reductora como elevadora, dependiendo del ciclo de trabajo.Este convertidor es una derivacin de la conexin en cascada de un convertidor Buck seguido de un convertidor Boost. Dependiendo de la continuidad de la corriente en el inductor durante un periodo de funcionamiento, se puede trabajar en modo continuo o discontinuo. Sus caractersticas son:alto rendimiento, proporciona una inversin de la tensin de salida sin necesidad de transformador, simplicidad, elevador/Reductor en tensin y corriente pulsante en la entrada y en la salida.

Convertidores con aislamiento.

Topologia tipo Push-pull .

Sus caractersticas son: disparo sencillo de los dispositivos conmutadores, topologa simple, tiene la desventaja de que existe un posible desbalance del flujo (Riesgo de asimetra)., buena utilizacin del transformador y buen filtrado a la salida.

Topologia off line forward:

Sus caractersticas son: disparo sencillo del transistor de potencia, estructura simple, utilizacin no optimizada del transformador, mala respuesta dinmica y la necesidad de tener un restablecimiento para la desmagnetizacin del ncleo del transformador.

Topologia medio puente.