electronica de potencia

Apuntes de Electrónica de Potencia

Capítulo 1

Sistemas de Electrónica de Potencia

1.1

Introducción

La Electrónica de Potencia (EP) es una de las ramas de la Electrónica que más se ha
desarrollado en los últimos tiempos. Esto 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
mecánicay, sobretodo tiempos de desionización muy grandes, no permitieron a las válvulas a
gas que se empleaban anteriormente 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 puesto que es el campo de la
ingenieríaresponsable por la conversión de la forma de energía eléctrica disponible en otra
adecuada a la carga a ser alimentada. En otras palabras, la EP es la disciplina que estudia los
sistemas de potencia, encargados de realizar la transformación (procesado) de la energía
eléctrica en sus distintas formas (corriente continua, corriente alterna).
La mayor flexibilidad y controlabilidad de los dispositivoselectrónicos, hace que se
apliquen para resolver procesos cada vez más complejos. Un equipo electrónico de potencia
consta fundamentalmente de dos partes, tal como se muestra en la figura 1.1:
1. Un circuito de Potencia, compuesto de semiconductores de potencia y
elementos pasivos, que liga la fuente primaria de alimentación con la carga. En
éste circuito no se utilizan resistencias debido a suelevada disipación de
potencia en forma de calor.
2. Un circuito de mando, que elabora la información proporcionada por el
circuito de potencia y genera unas señales de excitación que determinan la
conducción de los semiconductores controlados con una fase y secuencia
conveniente.
Rafael M. Lamaison Urioste

Apuntes de Electrónica de Potencia

Energía Eléctrica
de entradaAlimentació
n

Circuito de
Potencia
Información

Carga

Señales de gobierno

Circuito
Circuito de disparo
y bloqueo (driver)

Circuito de
control

Fig.1. 1 Diagrama de bloques de un Sistema de Potencia

En la EP, el concepto principal es el rendimiento. El elemento de base no puede
trabajar en régimen de amplificación pues las pérdidas serían elevadas, es necesario trabajar
en régimende conmutación, siendo el componente de base el semiconductor quien trabaja
como interruptor. Este componente trabajando en conmutación deberá cumplir con 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 pequeña
potencia decontrol.

•

Ser capaz de soportar altas tensiones cuando está bloqueado y grandes
intensidades, con pequeñas caídas de tensión entre sus extremos, cuando está
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 procesamiento, control y conversión de la energía eléctrica.
Podemos decir que se requieren sistemas electrónicos 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

Rafael M. Lamaison UriosteApuntes de Electrónica de Potencia

personal, en el que sus circuitos necesitan alimentación de tensión continua de
3V, 5V, 12V y –12V, pero se parte de la red monofásica alterna (220V, 50Hz).
Evidentemente es necesario disponer de un sistema electrónico que transforme
dicha energía para adaptarla a las necesidades del equipo que se está
alimentado.
•

En determinadas aplicaciones resulta...