Electronica de potencia

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GENERALIDADES
Años 50: SCR. Años 70: Microprocesadores. Años 90: ASIC y DSP IGBT Frecuencias mayores Menor tamaño y coste de componentes reactivos aplicaciones. Aplicaciones Industriales: Control de Motores DC, AC (70% de la energía eléctrica consumida). Fuentes de Alimentación. Energías Renovables. El objetivo de la ELECTRONICA DE POTENCIA es:

TEMA 1. INTRODUCCIÓN AL MODELADO Y ANÁLISIS DECIRCUITOS DE POTENCIA
1.1. GENERALIDADES. 1.2. REGLAS PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE POTENCIA. 1.3. DESARROLLO EN SERIE. 1.3.1. Cálculo de Armónicos. 1.3.2. Potencia. 1.3.3. Cálculo de valores eficaces. 1.4. FORMULACIÓN SISTEMÁTICA UTILIZANDO VARIABLES DE ESTADO.

⇒ Mayores prestaciones, Menor coste, Posibilidad de emplearlos en nuevas

“Modificar, utilizando dispositivos de estado sólido,la forma de presentación de la energía eléctrica”
Uso de Fuentes de Alimentación, Componentes Reactivos e Interruptores. (no Resistencias) Definición de Interruptor Ideal:

Roff=∞, VBD= ∞, Ton=0
a) Interruptor Abierto

Ron=0, Ion= ∞, Toff=0
b) Interruptor Cerrado

Otras características a tener en cuenta son: coste del dispositivo y de los elementos auxiliares, potencia necesaria paracontrolar el dispositivo.

Tema 1. Introducción al Modelado y Análisis de Circuitos de Potencia. Transparencia 1 de 21

Tema 1. Introducción al Modelado y Análisis de Circuitos de Potencia. Transparencia 2 de 21

GENERALIDADES
Flujo de Potencia

REGLAS PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE POTENCIA

R=50Ω
Fuente de Energía Eléctrica Convertidor de Estado Sólido

Carga

IR=10A E=500V VCEEjemplo simple con un solo interruptor.

Circuito de Mando

Fuente de Energía
• Alterna (Mono ó Trifásica): • Red Eléctrica • Generador aislado: • Diesel • Eólico • Continua: • Baterías • Celdas de Combustible • Paneles Solares

Carga
• Alterna (Mono ó Trifásica): • Motor • Estufa • Horno • Iluminación • ... • Continua: • Motores

Real: Cortado Saturado

IC 1mA 9.96 Amp

VCE 499.95V2V

VRes 50mV 498V

Valores reales Ideal: Cortado Saturado IC 0 Amp 10 Amp VCE 500V 0V VRes 0mV 500V

Valores ideales Error (%): Cortado Saturado IC 0.01 0.4 VCE 0.01 0.4 VRes 0.01 0.4

Circuito de mando
• Microprocesadores/DSP • Circuitos microelectrónicos: • ASIC • FPGA

Convertidor de potencia
• Interruptores • Componentes reactivos: • Transformadores • Bobinas • Condensadores

%de error sobre el valor máximo.

Tema 1. Introducción al Modelado y Análisis de Circuitos de Potencia. Transparencia 3 de 21

Tema 1. Introducción al Modelado y Análisis de Circuitos de Potencia. Transparencia 4 de 21

REGLAS PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE POTENCIA. Elementos Básicos

REGLAS PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE POTENCIA. Elementos Básicos

i

v=L

di dt
1 t v(t )dt L∫t 0
1 2 Li 2

IL VL

L

V

i (t ) = i (t 0 ) +

L

ξ = ∫ ivdt = L ∫ idi =

i C V

i=C

dv dt
1 t i (t )dt C ∫t 0

i (t ) = i (t0 ) +

1 t v (t ) dt L ∫t0

v(t ) = v(t0 ) +

1 ξ = ∫ ivdt = C ∫ vdv = Cv 2 2
Ecuaciones fundamentales de Bobinas y Condensadores

Funcionamiento de una Bobina al aplicar una tensión constante

Tema 1. Introducción al Modelado y Análisisde Circuitos de Potencia. Transparencia 5 de 21

Tema 1. Introducción al Modelado y Análisis de Circuitos de Potencia. Transparencia 6 de 21

REGLAS PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE POTENCIA. Elementos Básicos

REGLAS PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE POTENCIA. Elementos Básicos

Ic
C

IL

Vc
L

VL

1 t v(t ) = v(t0 ) + ∫ i (t )dt C t0

t

Funcionamiento de un Condensador alaplicar una corriente constante

Funcionamiento de una Bobina al aplicar una tensión alternada positiva y negativa

Tema 1. Introducción al Modelado y Análisis de Circuitos de Potencia. Transparencia 7 de 21

Tema 1. Introducción al Modelado y Análisis de Circuitos de Potencia. Transparencia 8 de 21

REGLAS PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS DE POTENCIA. Elementos Básicos

REGLAS PARA EL...
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