convertidores electrónicos

Convertidores Electrónicos de
Potencia
Dispositivos electrónicos de Potencia.
Dr. Ing. Edilberto Vásquez Díaz
Udep 2013-I

Comparación de prestaciones de
los diferentes dispositivos de
potencia
Dispositivo

Tensión

Corriente

Frecuencia

DIODOS

< 10000 V

< 5000 A

< 10 MHz

SCR’s

< 6000 V

< 5000 A

< 500 Hz

GTOs

< 6000 V

< 3000 A

< 500 Hz

TRIACs< 1000 V

< 25 A

< 500 Hz

MOSFETs

< 1000 V

< 100 A

< 1M Hz

BJTs

< 1200 V

< 700 A

< 25000 Hz

IGBTs

< 2000 V

< 500 A

< 75000 Hz

Uno de los dispositivos más importantes de los circuitos de potencia son los diodos,
aunque tienen, entre otras, las siguientes limitaciones : son dispositivos
unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentidocontrario al de
conducción. El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y
cátodo.
Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser
capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. En
sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de
ánodo con una pequeña intensidad de fugasComparación entre los transistores de
potencia
BJT

MOSFET

IGBT

1000-1200 V

500-100 V

1600-2000 V

700-1000 A

20-100A

400-500A

25 kHz

Hasta 300-400 kHz

Hasta 75 kHz

Potencias Medias

Potencias Bajas

Potencias Medias -Altas

100W – 1kW

< 10 kW

100W – 1kW 1kW – 100kW

Los valores mencionados son referenciales, dada la gran disparidad que se puedeencontrar en el mercado. En general, el producto tensión-corriente es una
constante (estamos limitados en potencia), es decir, se puede encontrar un MOSFET
de muy alta tensión pero con corriente reducida. Lo mismo ocurre con las
frecuencias de trabajo. Existen bipolares de poca potencia que trabajan
tranquilamente a 50kHz, aunque no es lo más usual

Características para el diseño decircuitos de potencia.

POTENCIA
•Revisamos los conceptos básicos sobre potencia prestando especial atención a los cálculos de
potencia con corrientes y tensiones no sinusoidales
---------------------------------------------------------------------------------------------------•Potencia instantánea
Válida para cualquier dispositivo o circuito:
Tensión en los bornes y corriente que circula
P(t)+ dispositivo que absorbe potencia
P(t) - dispositivo que cede potencia
t2

p(t )  v(t )i(t )
W   p(t )dt

•Energía o trabajo
V(t) voltios, i(t) amperio, P(t) vatios, W en Julios

t1

•Potencia media: Promedio de la energía a lo largo del tiempo durante uno o más periodos.
Algunas veces también se llama potencia activa o potencia real

W 1
P 
T T

to T



to

1
p(t)dt 
T

to T

 v(t )i(t )dt

to

Potencia en Bobina

Para tensión y corrientes periódicas
i (t  T )  i (t ), v (t  T )  v (t )
Bobina : Energía almacenada
1
* WL  Li2 (t )
2
di
1
VL (t )  L
di  VL (t )dt
dt
L
1
i (to  T )  i (to ) 
L

to T



to

to T

1
di   VL (t )dt
L to

to T

 VL (t )dt  0 multiplica ndo por

to

1
* med [VL(t )] V L 
T

L
y i (to  T )  i (o)
T

to T

 v(t )dt  0 Tensión

media en la bobina

to

* PL  0 La potencia media absorbida por una bobina vale cero para funcionami ento
La energía acumulada al final de un periodo es igual a la energía inicial
periódico .

Potencia disipada en una Inductancia
i

uL

t
i(t)

i(t )  I max cos t

vL (t )  VL max cost  2

L

vL

Potencia disipada en una Inductancia
i(t )  I max cos t

i(t)

L

vL

vL (t )  VL max cost   2

p L (t )  v L (t )  i (t )

p L (t )  VL max I max cos t   2   cos t

p L (t )  VL max I max cos t cos  2  sin t sin  2  cos t
p L (t )  VL max I max sin t cos t
VL max I max
p L (t )  
sin 2t  VL I sin 2t
2
Esta función es...