Convertidor de ca/ca

Instituto Tecnológico de Chihuahua

ELECTRO 2001

CONVERTIDOR DE CA/CA CON CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA Y ALTA EFICIENCIA, PARA APLICACIONES EN CARGAS NO LINEALES DE USO DOMÉSTICO
Porfirio Nájera Adriana Montes Carlos Romano Lorenzo Calderón Margarito Aguilar

Instituto Tecnológico de Cuautla, Libramiento Cuautla – Oaxaca s/n, Cuautla, Morelos Tel: (01735) 32203, 32208 fax:01735-36496 Email: porfirio@mail.cem-sa.com.mx RESUMEN. En el presente trabajo se presentan los resultados obtenidos en la implementación de una nueva topología de convertidor de CA/CA, con salida de voltaje regulado. Integra en una sola etapa los procesos de conversión de CA/CD, de CD/CD con corrección del factor de potencia y de CD/CA. Esto implica una topología muy eficiente, con un menor número decomponentes y bajo costo. 1. INTRODUCCIÓN En la actualidad, la demanda de energía eléctrica está creciendo a un ritmo tan acelerado que; inclusive, amenaza con rebasar la capacidad instalada de las plantas generadoras del sistema eléctrico nacional. El desarrollo tecnológico, la creación de nuevas industrias y en general el incremento en el uso de equipos domésticos, son algunos de los factores que hanoriginado este problema. Otra problemática no menos importante es que, dado el desarrollo tan vertiginoso de la industria electrónica, la mayoría de las cargas conectadas a la red de alimentación son equipos de naturaleza electrónica que utilizan fuentes de alimentación típicas; tal como se muestra en la figura 1, que demandan de la línea corriente pulsante. Estos equipos operan con un factor depotencia (fp) bajo y una distorsión armónica total alta (THD por sus siglas en inglés) [1]. Por otro lado, una distorsión armónica alta contamina la línea de alimentación y puede provocar fallas, por interferencia, en algunos equipos susceptibles a ello; es decir, estamos haciendo mal uso de la energía eléctrica. El origen de este problema, es la excesiva distorsión de la corriente provocada porla fuente de alimentación utilizada en equipos tales como: computadoras, televisiones, balastros electrónicos, drivers de motores, cargadores de baterías, el control electrónico de cargas industriales, etc. Se puede estimar que alrededor del 50 al 60 % de la potencia eléctrica, en los países industrializados, es procesada mediante algún tipo de equipo de electrónica de potencia. Dicho porcentajeesta creciendo a un ritmo tal que el impacto, de las cargas no lineales, actualmente es bastante serio. Lo anterior ha presentado la necesidad de normalizar sobre los límites permisibles de armónicos en algún sistema de electrónica de potencia. Las instituciones encargadas de normalizar, en este aspecto, son la Comisión Internacional Electrotécnica (IEC por sus siglas en inglés) y el Instituto deIngenieros en Eléctrica y Electrónica (IEEE por sus siglas en inglés). El cumplir con las Normas es una estrategia que algunos países han puesto en vigor como una política de ahorro de energía. El objetivo es que los equipos disponibles en el mercado las cumplan satisfactoriamente, para que utilicen al máximo la energía eléctrica suministrada. Por estas razones, y dada la importancia de incorporarla corrección del factor de potencia en los equipos, ante la inminente entrada en vigor de las normas internacionales, se plantea la necesidad de desarrollar convertidores de CA que las cumplan satisfactoriamente. Con ello, se utilizará eficientemente la energía eléctrica suministrada, contribuyendo con las políticas de ahorro de energía que en nuestro país se están implementando.

Fig. 1.- Etapade entrada de una carga electrónica típica.
a) Detalle del puente rectificador y filtrado. b) Formas de onda de línea características.

Operar con un factor de potencia bajo significa que el equipo no esta aprovechando al máximo la energía suministrada.

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Como una alternativa para contribuir a realizar lo anterior, se presenta el...