Electronica De Potencia

TECSUP - PFR

Electrónica de Potencia I

Unidad I

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

1.

INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1.1 DEFINICIÓN Con el término de Electrónica de Potencia se refiere al control y conversión de la energía eléctrica por medio de dispositivos semiconductores de potencia que trabajan como interruptores. Con la llegada de los Rectificadores Controlados de Silicio(SCR), se empezó a desarrollar una nueva área de aplicación llamada Electrónica de Potencia. Previamente a la introducción de los SCRs, los rectificadores de arco de mercurio eran usados para controlar la energía eléctrica, pero su campo de aplicación era limitado. Una vez que los SCRs y otros dispositivos de potencia tales como los transistores MOSFET e IGBT salieron al mercado, el área deaplicación se esparció a muchos campos. Ver figura 1.

Figura 1.1 Aplicaciones de los dispositivos de potencia. (Cortesía de Powerex, Inc.)

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En la figura 1.1 se observa que en el plan futuro de desarrollo de nuevos dispositivos de potencia se tiene la tendencia a incrementar el rango de potencia a controlar (mayores niveles de voltaje y corrienteque puedan soportar) así como ha incrementar la velocidad de operación de los mismos, logrando de este modo reducir el tamaño de los equipos (filtros más pequeños). 1.2 PRINCIPALES TAREAS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA La Electrónica de Potencia tiene aplicaciones a lo amplio de todo el campo de los sistemas eléctricos de potencia, con un rango de potencia de estas aplicaciones extendiéndose desdeunos cuantos VA/Wats a muchos MVA/MW. La tarea principal de la Electrónica de Potencia es controlar y convertir la energía eléctrica de una forma a otra. Las cuatro principales formas de conversión son: • • • • Rectificación referida a la conversión de voltaje AC a voltaje DC. Conversión DC a AC. Conversión DC a DC. Conversión AC a AC.

2.

CONVERTIDORES ELECTRÓNICOS DE POTENCIA Es el términoque se usa para referirse a un circuito electrónico que convierte voltaje y corriente de una forma a otra. Estos convertidores pueden clasificarse como: • Rectificador, que convierte voltaje AC a voltaje DC. • Inversor, que convierte voltaje DC a Voltaje AC. • Chopper o Fuente de Alimentación Conmutada, que convierte voltaje DC a voltaje DC. • Cicloconvertidor, que convierte voltaje AC a voltajeAC. En suma, los SCRs y otros dispositivos de potencia son usados como interruptores estáticos.

2.1

RECTIFICACIÓN Los rectificadores convierten voltaje AC en voltaje DC. Pueden ser clasificados como “controlados” y “no controlados”, y los rectificadores controlados pueden ser luego divididos en “semicontrolados” y “totalmente controlados”. Los rectificadores no controlados son implementadoscon diodos, y los rectificadores totalmente controlados son implementados con SCRs.

2

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Ambos, diodos y SCRs son usados en circuitos rectificadores semicontrolados.

Ventrada = VAC (valor constante)

RECTIFICADOR NO CONTROLADO

+
Vsalida = VDC (valor constante)

-

Ventrada = VAC (valor constante)

RECTIFICADOR CONTROLADO

+
Vsalida =VDC (valor variable)

Figura 1.2

Hay algunas configuraciones de circuitos rectificadores. Los más populares son: Puente rectificador monofásico semi-controlado. Puente rectificador monofásico totalmente controlado. Tres fases tres pulsos, rectificador conectado en estrella. Doble tres fases tres pulsos, rectificador de tres pulsos conectado en estrella con transformador inter-fase (IPT). •Puente rectificador trifásico semi-controlado. • Puente rectificador trifásico totalmente controlado. • Doble tres fases puente rectificador totalmente controlado con IPT. También hay rectificadores de 12 pulsos conectados en serie para aplicaciones de gran potencia de salida. El rango de potencia de un rectificador monofásico tiende a ser menor a 10 kW. Los puentes rectificadores trifásicos son...