1. 1. ELECTRNICA DE POTENCIA Ing. Humberto Jos Lpez Torres
2. 2. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Contenido Sistemas electrnicos de potencia: Introduccin Convertidores de potencia Campos de aplicacin Dispositivos semiconductores de potencia.
3. 3. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin Definiciones de la electrnica de potencia Muhammad H. Rashid Electrnica de Potencia se puede definir como la aplicacin de la electrnica de estado slido para el control y conversin de la potencia elctrica. Bimal K. Bose La Electrnica de Potencia combina la conversin y el control de la potencia elctrica para diversas aplicaciones.
4. 4. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin Definicin: Electrnica de Potencia es la parte de la Electrnica encargada del estudio de dispositivos, circuitos, sistemas y procedimientos para el procesamiento, control y conversin de la energa elctrica
5. 5. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin Electrnica de Potencia consiste en convertir y controlar la energa de la forma suministrada por una fuente a la forma requerida por la carga. Habitualmente la fuente primera de energa es la corriente alterna (monofsica o trifsica a 50 60 Hz) suministrada por la red de energa elctrica.
6. 6. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin
7. 7. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin Electrnica de seal: vara la cada de tensin que un componente activo crea en un circuito habitualmente alimentado en continua (Amplificacin y ganancia). Electrnica de potencia: El elemento de base no puede trabajar en rgimen de amplificacin, es necesario trabajar en rgimen de conmutacin, siendo el semiconductor el componente base que trabaja como interruptor. el concepto principal es el rendimiento.
8. 8. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin
9. 9. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin Relacin entre electrnica de potencia con las disciplinas de control, electrnica y potencia. Aplicaciones a procesos industriales ELECTRONICA DE POTENCIA
10. 10. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin reas del conocimiento
11. 11. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Introduccin Justificacin del uso de semiconductores segn sus caractersticas ideales: Tiempos de conmutacin. Mxima tensin a bloquear y mxima intensidad que circula por el dispositivo. Cada de tensin en conduccin. Potencia requerida en el circuito de control. Coste del dispositivo.
12. 12. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Convertidores de potencia Los sistemas electrnicos de potencia consisten normalmente en uno o ms convertidores de potencia, que gobiernan la transferencia de energa. Un convertidor controla y moldea la magnitud elctrica de entrada Vi, frecuencia fi y nmero de fases mi, en una magnitud elctrica de salida Vo, frecuencia fo y nmero de fases mo. La potencia puede fluir de forma reversible, intercambindose los papeles entre la entrada y la salida
13. 13. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Convertidores de potencia Conversin alterna-continua (rectificadores) Conversin alterna-alterna (cicloconvertidores o reguladores de alterna) Conversin continua-alterna (inversores) Conversin continua-continua (reguladores de continua o troceadores)
14. 14. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Convertidores de potencia Clasificacin de los convertidores estticos de energa en funcin del tipo de energa elctrica que los alimenta:
15. 15. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Convertidores de potencia
16. 16. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Campos de aplicacin Rectificadores Alimentacin de todo tipo de sistemas electrnicos, donde se necesite energa elctrica en forma de corriente continua. Control de motores de continua utilizados en procesos industriales: Mquinas herramienta, carretillas elevadoras y transportadoras, trenes de laminacin y papeleras. Transporte de energa elctrica en c.c. y alta tensin. Procesos electroqumicos. Cargadores de bateras.
17. 17. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Campos de aplicacin Reguladores de alterna: Calentamiento por induccin. Control de iluminacin. Control de velocidad de motores de induccin. Equipos para procesos de electrodeposicin.
18. 18. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Campos de aplicacin Cambiadores de frecuencia (cicloconvertidores): Enlace entre dos sistemas energticos de corriente alterna no sincronizados. Alimentacin de aeronaves o grupos electrgenos mviles.
19. 19. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Campos de aplicacin Inversores Accionadores de motores de corriente alterna en todo tipo de aplicaciones industriales. Convertidores corriente continua en alterna para fuentes no convencionales, tales como la fotovoltaica o elica Calentamiento por induccin
20. 20. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Campos de aplicacin Troceadores: Alimentacin y control de motores de continua. Alimentacin de equipos electrnicos a partir de bateras o fuentes autnomas de corriente continua.
21. 21. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Campos de aplicacin
22. 22. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Dispositivos semiconductores de potencia Dentro de los dispositivos electrnicos de potencia, podemos citar entre otros muchos, como por ejemplo los diodos y transistores de potencia, el tiristor. Diodo BJT (Bipolar Junction Transistor) DARLINGTON MOSFET (Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor) UJT (UniJuntion Transistor) SCR (Silicon Controlled Rectifier) DIAC (Diode AC) TRIAC (Triode AC Semiconductor Switch) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) LASCR (Light Activated SCR)
23. 23. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Dispositivos semiconductores de potencia GTO (Gate Turn-Off Thyristor) ASCR (Assymetrical SCR) RCT (Reverse Conducting Thyristor) SITH (Static Induction Thyristor) MCT (Mos-Controlled Thyristor) FCT (Field-Controlled Thyristor) MTO (Mos Turn-Off Thyristor) EST (Emitter-Switched Thyristor) IGTT (Insulated Gate Turn-Off Thyristor) IGT (Insulated Gate Thyristor) GCT (gate-Commutated Thyristor) IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor)
24. 24. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Sistemas electrnicos de potencia Dispositivos semiconductores de potencia Caractersticas de los semiconductores utilizados en electrnica de potencia. Tener dos estados claramente definidos, uno de alta impedancia (bloqueo) y otro de baja impedancia (conduccin). Poder controlar el paso de un estado a otro con facilidad y con pequea potencia de control. Ser capaz de soportar altas tensiones cuando est bloqueado y grandes intensidades, con pequeas cadas de tensin entre sus extremos, cuando est en conduccin. Rapidez de funcionamiento para pasar de un estado a otro.
25. 25. WWW.ITSA.EDU.CO V I G I L A D A M I N E D U C A C I N Preguntas?