Introduccion a la electronica de potencia

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1.-Introducción

Esta rama de la electrónica no es reciente, aunque se puede decir que su desarrollo más espectacular se produjo a partir de la aparición de los elementos semiconductores, y más concretamente a partir de 1957, cuando Siemens comenzó a utilizar diodos semiconductores en sus rectificadores. La Electrónica de Potencia se ha introducido de lleno en la industria en aplicaciones talescomo las fuentes de alimentación, cargadores de baterías, control de temperatura, variadores de velocidad de motores, etc.

Es la Electrónica Industrial quien estudia la adaptación de sistemas electrónicos de potencia a procesos industriales. Siendo un sistema electrónico de potencia aquel circuito electrónico que se encarga de controlar un proceso industrial, donde interviene un transvase yprocesamiento de energía eléctrica entre la entrada y la carga, estando formado por varios convertidores, transductores y sistemas de control, los cuales siguen hoy en día evolucionando y creciendo constantemente.

El campo de la Electrónica de Potencia puede dividirse en grandes disciplinas o bloques temáticos:

El elemento que marca un antes y un después en la Electrónica de Potencia es sinduda el Tiristor (SCR, Semiconductor Controlled Rectifier), cuyo funcionamiento se puede asemejar a lo que sería un diodo controlable por puerta. A partir de aquí, la familia de los semiconductores crece rápidamente: Transistores Bipolar (BJT, Bipolar Junction Transistor); MOSFET de potencia; Tiristor bloqueable por puerta (GTO, Gate turn-off Thyristor); IGBT, Insulate Gate Bipolar Transistor;etc., gracias a los cuales, las aplicaciones de la electrónica de potencia se han multiplicado.

Una nueva dimensión de la electrónica de potencia aparece cuando el control de los elementos de potencia se realiza mediante la ayuda de sistemas digitales (microprocesadores, microcontroladores, etc). Esta combinación derivó en una nueva tecnología, que integra en un mismo dispositivo, elementos decontrol y elementos de potencia. Esta tecnología es conocida como Smart - Power y su aplicación en industria, automovilismo, telecomunicaciones, etc. tiene como principal límite la disipación de elevadas potencias en superficies semiconductoras cada vez más pequeñas.

Electrónica de potencia
El término “Electrónica de Potencia” cubre una amplia serie de circuitos electrónicos en los cuales elobjetivo es controlar la transferencia de energía eléctrica. Se trata por tanto de una comprendida entre la Electrotécnia y la Electrónica. Su estudio se realiza desde dos puntos de vista: el de los componentes y el de las estructuras.

En el proceso de conversión de la naturaleza de la energía eléctrica, toma vital importancia el
rendimiento del mismo. La energía transferida tiene un valor elevadoy el proceso debe realizarse de forma eficaz, para evitar que se produzcan grandes pérdidas. Dado que se ponen en juego tensiones e intensidades elevadas, si se trabaja en la zona lineal de los semiconductores, las perdidas de potencia pueden llegar a ser excesivamente elevadas, sobrepasando en la inmensa mayoría de los casos las características físicas de los mismos, provocando considerablespérdidas económicas y materiales. Parece claro que se debe trabajar en conmutación.

Campos de aplicación
En general los sistemas de potencia se utilizan para accionar cualquier dispositivo que necesite una entrada de energía eléctrica distinta a la que suministra la fuente de alimentación primaria. Podemos encontrar aplicaciones de baja potencia, media y alta, con un amplio margen, desde algunoscientos de vatios hasta miles de kilovatios.

Veamos a continuación algunas de las aplicaciones industriales de cada uno de los convertidores:

Rectificadores:
- Alimentación de todo tipo de sistemas electrónicos, donde se necesite energía eléctrica en
forma de corriente continua.
- Control de motores de continua utilizados en procesos industriales: Máquinas herramienta,
carretillas...
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