Resumen

Este trabajo servirá como texto, para el estudiante del sexto semestre de la escuela

de Ingeniería Eléctrica; de acuerdo al silabo presentado se resume su contenido

como sigue: en la primera parte se presenta una introducción de la electrónica de

potencia así como su clasificación y aplicaciones del mismo; en el segundo capitulo

tocaremos la conversión de energía eléctrica de corriente alterna a corriente

continua, tanto controlado como no controlado, se complementa con simulaciones

basado en el programa PSIM. En el siguiente capitulo veremos la conversión de

corriente continua en corriente continua pero de diferentes características; asimismo

desarrollaremos algunas técnicas de regulación de voltaje para este tipo de

convertidores. En el siguiente capitulo desarrollaremos conversión de energía

eléctrica continua en alterna; aquí veremos las diferentes técnicas de modulación

para conversión de energía así como sus técnicas de control. En todos los casos se

complementa la teoría desarrollada con simulaciones utilizando ya sea el programa

PSIM así como también en algunos casos el Matlab Simulink.

Las guías de laboratorio se han elaborado de acuerdo a la teoría presentada en

estos apuntes, el desarrollo será en forma paralela con el curso de teoría. También

formularemos problemas al final de cada capitulo tanto resueltos como propuestos,

la bibliografía utilizada para estos apuntes es: básicamente “electrónica de Potencia”

de Rashid, “Control Design Technics in Power Electronics Devices” de Sira Ramirez

y “Power Electronics” Mohan, tres textos bases que puede el alumno consultar.

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Índice:

Resumen……………………………………………………………………………………..i

Capitulo 1.………….……………….……………………………………..…..1

1. Introducción a la electrónica de Potencia 11.1 Concepto 11.2 Aplicaciones 21.3 Procedimientos de conversión 21.4 Componentes basicos 31.5 clasificación de los convertidores de potencia 6

Capitulo 2.………………………….……………………………………..…..11

2. Conceptos básicos de potencia 112.1 Conceptos básicos 11

2.1.1 Bobinas y Condensadores 122.2 Potencia con señales sinusoidales 12

2.2.1 Potencia instantánea y potencia media 122.2.2 Potencia reactiva 132.2.3 Potencia compleja 132.2.4 Potencia aparente 132.2.5 Factor de potencia 14

2.3 Cargas lineales y no lineales 142.4 Cargas no lineales (descomposición armónica) 14

2.4.1 Definición de armonico 142.4.2 Orden del armonico 152.4.3 Espectro armonico 16

2.5 Series de Fourier 162.6 Algunos equipos deformantes 172.7 Efectos de los armonicos 18

2.7.1 Importancia del neutro 182.8 Legislación 212.9 Soluciones 21

Capitulo 3………………………….……………………………………..…..23

3. Disipación de potencia 233.1 Introducción 233.2 Propagación del calor en el dispositivo semiconductor 23 3.3 Equivalente eléctrico 23

ii

3.3.1 Resistencias termicas 253.3.2 Temperatura máxima de la unión, Tjmax 283.3.3 Potencias 28

3.4 Calculo de Rd de diodo rectificador 283.5 Ventilación forzada 313.6 Impedancia térmica 313.7 Resumen 38

Capitulo 4………………………….……………………………………..…..39

4. Convertidores ac-dc: rectificación 394.1. Introducción 394.2. Rectificador monofasico de media onda 39

4.2.1. Carga resistiva 394.2.2. Carga resistiva – inductiva 414.2.3. Carga RLE 444.2.4. Rectificador monofasico de media onda, con diodo volante 464.2.5. Con diodo volante, con carga RLE 47

4.3. Rectificador controlado monofasico de media onda 474.3.1. Carga resistiva 474.3.2. Rectificador controlado monofasico de media onda carga induct.

474.3.3. Rectificador controlado monofasico de media onda con diodo

volante y carga inductiva 514.3.4. Rectificador controlado monofasico de media onda: y carga RLE

524.4. Rectificadores monofasicos de onda completa 54

4.4.1. Rectificador con transformador de toma media 544.4.2. Rectificador puente con diodos 564.4.3. Estudio para una carga RL altamente inductiva 574.4.4. Estudio para una carga RLE 57

4.5. Puente rectificador monofasico controlado 604.5.1. Carga resistiva 604.5.2. Estudio para una carga resistiva, c.c. 614.5.3. Carga RL, c.d. 634.5.4. Carga RL con diodo volante 63

4.6. Puente rectificador monofasico semicontrolado 644.7. Rectificadores polifásicos 65

4.7.1. Rectificadores polifásicos de media onda 654.7.2. Rectificador controlado polifásico de media onda 674.7.3. Rectificador trifásico de media onda 684.7.4. Rectificador controlado trifásico de media onda 694.7.5. Puente rectificador trifásico de onda completa 724.7.6. Puente rectificador trifásico controlado 774.7.7. Puente rectificador trifásico semicontrolado 80

4.8. Conmutación 824.8.1. En rectificadores monofasicos controlados con transformador de

toma media 824.8.2. En puentes rectificadores trifásicos 84

iii

4.9. Factor de potencia 854.9.1. En rectificadores monofasicos 854.9.2. En rectificadores polifásicos 87

Capitulo 5………………………….……………………………………..…..89

5. Convertidores dc-dc 895.1. Concepto 89

5.1.1. Topología general de un conv. dc-dc (carga inductiva) 915.1.2. Ciclo de trabajo 92

5.2. clasificación de los convertidores dc-dc 935.3. clasificación de los convertidores dc-dc 94

5.3.1. Convertidores tipo A 945.3.2. Convertidores tipo B 1035.3.3. Convertidores tipo C 1045.3.4. Convertidores tipo E 107

Capitulo 6………………………….……………………………………..…..109

6. Fuentes de alimentación conmutadas 1096.1. Reguladores lineales de tensión 1096.2. Convertidor BUCK (reductor) 109

6.2.1. Consideraciones de diseño 1196.3. Convertidor BOOST (elevador) 1196.4. Convertidor BUCK-BOOST 1236.5. Resumen 126

6.5.1. Convertidor BUCK 1266.5.2. Convertidor BOOST 1276.5.3. Convertidor BUCK-BOOST 128

Capitulo 7………………………….……………………………………..…..130

7. Convertidores DC/AC 1307.1. Introducción 130

7.1.1. Principio de funcionamiento 1307.2. Configuración del circuito de potencia 130

7.2.1. Transformador con toma media 1317.2.2. Batería con toma media 1317.2.3. Puente monofasico 1337.2.4. Puente trifásico 134

7.3. Modulaciones básicas 1397.3.1. Definiciones y consid. relativas a la modulación PWM 1447.3.2. Armónicos generados 146

7.4. Filtrado 149

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7.4.1. Filtrado de la tensión de salida 1497.4.2. diseño de un filtro de tensión 151

7.5. Inversor como fuente de intensidad 1527.6. Aplicaciones 153

7.6.1. Control de motores de C.A. 1537.6.2. Sistemas de conversión de energía fotovoltaica 153

Bibliografía 154

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