Electronica de potencias

DEFINICIÓN
Introducción
La Electrónica de Potencia (EP) es una de las ramas de la Electrónica que más se ha
desarrollado en los últimos años. Ello se puede atribuir, entre otras cosas, a la invención del
tiristor en el inicio de la década de los años 60. Las limitaciones de tamaño, fragilidad
mecánica y, sobretodo excesivos tiempos de desionización, no permitieron a las válvulas de
vacío,empleadas en el pasado, ser competitivas en muchas aplicaciones frente, por ejemplo, a
grupos motor-generador.
Con el creciente número y variedades de circuitos y equipos electrónicos en diversas
áreas de aplicación, hoy en día la EP es muy importante, dado que es el campo de la
ingeniería responsable de la conversión de la energía eléctrica. En otras palabras, la EP es la
disciplina queestudia los sistemas de potencia, encargados de realizar la transformación de la
energía eléctrica en sus distintas formas (corriente continua, corriente alterna).
La mayor flexibilidad y controlabilidad de los dispositivos electrónicos
semiconductores hace que se apliquen para resolver procesos cada vez más complejos. Un
equipo electrónico de potencia consta fundamentalmente de dos partes, talcomo se muestra
en la figura 1.1:
1. Un circuito de Potencia, compuesto de semiconductores de potencia y
elementos pasivos, que conecta la fuente primaria de alimentación con la
carga.
2. Un circuito de control, que procesa la información proporcionada por el
circuito de potencia y genera las señales de excitación que determinan el estado
de los semiconductores, controlados con una fase ysecuencia conveniente.
Sistemas de Electrónica de Potencia
En la EP, el objetivo principal es conseguir un elevado rendimiento en la
transformación de energía. Para ello, se utilizan dispositivos semiconductores que trabajan en
conmutación, a modo de interruptores. Para obtener un rendimiento elevado, se evita que los
semiconductores trabajen en la zona lineal. Los semiconductores, trabajando enconmutación,
deben cumplir las siguientes características:
• Tener 2 estados claramente definidos, uno de alta impedancia (bloqueo) y otro
de baja impedancia (conducción).
• Poder controlar el paso de un estado a otro con facilidad y con reducida
potencia de control.
• Ser capaces de soportar altas tensiones cuando están bloqueados y elevadas
intensidades, con pequeñas caídas de tensiónentre sus extremos, cuando están
en conducción.
• Rapidez de funcionamiento para pasar de un estado a otro.
Así podemos definir la EP de la siguiente manera: Electrónica de Potencia es la parte
de la electrónica encargada del estudio de dispositivos, circuitos, sistemas y procedimientos
para el procesado, control y conversión de la energía eléctrica.
Podemos decir que se requieren sistemaselectrónicos de potencia, por las siguientes
razones, entre otras:
• La forma en que se suministra la energía no coincide con la forma en que se
desea consumir. Por ejemplo, imagínese la alimentación de un ordenador
personal, en el que sus circuitos necesitan alimentación de tensión continua de
3V, 5V, -5V, 12V y –12V, pero se parte de la red monofásica alterna (240V,50Hz). Evidentemente esnecesario disponer de un sistema electrónico que
transforme dicha energía para adaptarla a las necesidades del equipo que se
está alimentando.
• En determinadas aplicaciones resulta rentable cambiar la forma de la energía,
por ejemplo, para transmitirla. Es el caso de la transmisión de energía en
corriente continua (CC) trabajando en alta tensión, conocida como transmisión
HVDC (“High VoltageDirect Current”).
• No se puede hacer de otra forma. Supóngase por ejemplo el sistema de
alimentación de un satélite. Éste está formado por baterías, las cuales pueden
cargarse mediante paneles solares. En este caso es necesario un sistema
electrónico que adapte dichas necesidades.
• Se requieren nuevas prestaciones por parte de los consumidores de energía. Por
ejemplo, el caso de de la...