Inversor de electricidad

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 mecánica y,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 ingeniería responsable porla 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 dispositivos electrónicos,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 su elevadadisipación 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

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Energía Eléctrica de entrada

Circuito de Potencia
InformaciónSeñales de gobierno

Carga

Alimentació n

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 régimen de conmutación, siendo el componentede 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 de control. Ser capaz de soportar altas tensionescuando 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, controly 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

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personal, en el que sus circuitosnecesitan 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 rentable cambiar la forma de la energía, por ejemplo, para transmitirla. Es...