Introduccion Elect Potencia

Introducción Convertidores Electrónicos

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TEMA 0: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

BIBLIOGRAFÍA

o FISHER, M. J.: “Power Electronics” Ed. PWS - KENT Publishing Company.

o RASHID, M. H.: “Electrónica de Potencia” Ed. Prentice Hall International Editions.

o ALDANA y otros: “Electrónica de Potencia” Ed. Universidad Politécnica de Madrid

o DANIEL W. HART: “Electrónica de Potencia”Ed. Prentice Hall.

o SAMIR K. DATA: “Power Electronic” Ed. Prentice Hall International Editions.

o RAMHAW R. S.: “Power Electronic Semiconductor Switches” Ed. Chapman & Hall.

o VELASCO Y OTROS: “Sistemas electrónicos de Potencia” Ed. Paraninfo

• a) Bibliografía básica• ELECTRÓNICA DE POTENCIA• Daniel W. Hart. Prentice-Hall, 2001• POWER ELECTRONICS: CONVERTERS,

APPLICATIONS AND DESIGN (2nd. Edition)• N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins. John WiIey &

Sons, 1995.• ELECTRÓNICA DE POTENCIA: TEORÍA Y

APLICACIONES• J.M. Benavent, A. Abellan y E. Figueres. S.P.U.P.V.,

1999• b) Bibliografía complementaria• POWER ELECTRONICS. CIRCUITS, DEVICES AND

APPLICATIONS• 2nd Edition. M.H. Rashid. Prentice-Hall International,

1993.• ELECTRÓNICA DE POTENCIA• G. Seguier. Gustavo Gili, 1979• POWER ELECTRONICS• M.J. Fisher. PWS-KENT Publishing Company.1991.• ELECTRÓNICA INDUSTRIAL. ELECTRÓNICA DE

POTENCIA• Hansruedi Buhler. Gustavo GiIi, 1985.• CONVERSORES CONMUTADOS: CIRCUITOS DE

POTENCIA Y CONTROL• A. Abellán y otros. S.P.U.P.V., 1998• ELECTRÓNICA DE POTENCIA: LOS

CONVERTIDORES ESTÁTICOS DE ENERGÍA. CONVERSIÓN ALTERNACONTINUA

• Guy Segier. Gustavo Giíi, 1987.• ELECTRÓNICA DE POTENCIA: LOS

CONVERTIDORES ESTÁTICOS DE ENERGÍA. CONVERSIÓN ALTERNAALTERNA

• C.Rombaut, G. Seguiery R. Bausiere. Gustavo GiIi, 1987.


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IIntroduccintroduccióónn

•• ElectrElectróónica de Potencia:nica de Potencia: Parte de la Electrónica que estudia los dispositivos y circuitos electrónicos usados para modificar características de la energía eléctrica (tensión, frecuencia, forma de onda ...)

o Disciplina entre electrotecnia y electrónica.

o Objetivo: Control de transferencia de energía eléctrica con máximo rendimiento posible.

• Líneas de estudio:

o De componentes.o De estructuras.


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TEMA 0 : INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA


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Requisitos de los dispositivos Requisitos de los dispositivos electrelectróónicos de potencianicos de potencia

o Tener dos estados: 1. alta impedancia (bloqueo) 2. Baja impedancia (conducción).

o Capacidad de soportar: 1. intensidades altas con caídas de

tensión bajísimas en estado de conducción y

2. tensiones altas con corrientes de fugas bajísimas en estado de bloqueo.

o Controlabilidad de paso de un estado (on – off) a otro con facilidad y poca potencia.

o Rapidez de funcionamiento: Capacidad de trabajo a frecuencias altas.


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De los dispositivos electrónicos que cumplen los requisitos anteriores, los más importantes son los:

-Transistores de potencia y los -Tiristores.

Estas familias de dispositivos tienen dos electrodos principales y un tercer electrodo de control.

Proceso tecnolProceso tecnolóógico de los dispositivos gico de los dispositivos semiconductores de Potenciasemiconductores de Potencia


Evolución de la Electrónica de Potencia.

o Hasta 1950: Aplicaciones limitadas.

o A partir de 1950, empieza a introducirse en la Industria.

• Al aumentar la fiabilidad se desarrollan nuevas aplicaciones.

• Nace la Electrónica Industrial.

o A partir de 1960: Introducción de los semiconductores en la Electrónica Industria (Automatización de procesos Industriales).

o Década de los 70: Circuitos Integrados (CI). Miniaturización.

• Menor tamaño y peso.• Menor coste.• Menor consumo.• Más fiabilidad.

o 1975 Nacen los Microprocesadores (µp)


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Electrónica Industrial

Electrónica de Regulación y Control

Electrónica de Potencia

Módulos estándar Elementos de Potencia

Analógicos LógicosElementos de Rectificadores

NO controlables

Elementos de Rectificadores controlables

Analógicos Digitales Rectificadores Convertidores de Corriente

Convertidores de Frecuencia

Híbridos

Órganos y equipos de Regulación y Control Equipos de Potencia

Instalaciones Completas

Calculadores de procesos mini y

microprocesadores

Máquinas Eléctricas, Hidráulicas y

Térmicas



APLICACIONES DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

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Inducción

Máquinas Eléctricas Rotativas

Tracción y Automoción

Comunicaciones

Fuentes de Alimentación

Generación

Electrónica de Potencia

Electrónica de Consumo



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APLICACIONES DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Entorno• Refrigeración y congelación de alimentos.• Calefacción y aire acondicionado.• Cocinas, lavadoras, aspiradoras, µondas …• Iluminación.• Electrónica de consumo (ordenadores, TV, video…

Comercial• Calefacción, ventilación, aire acondicionado…• Iluminación.• Equipos informáticos.• Sistemas de alimentación ininterrumpidas (SAIs).• Ascensores.

Industrial• Bombas, compresores, ventiladores…• Motores, máquinas herramientas, robots…• Hornos (inducción…)• Laser industrial.•Soldadura.• Iluminación

Transporte• Control de tracción de vehículos eléctricos.• Cargadores de baterías.• Locomoción eléctrica (automóviles, metro, ferrocarril)• Electrónica del automóvil

Energía•Transporte de energía de CC en alta tensión.• Compensación de energía reactiva.• Energías alternativas.

Tele-comunicaciones

• Cargadores de baterías.• SAIs.

Aeroespacial•Sistemas de potencia en aviones.• Sistemas de potencia en transbordadores.


Las aplicaciones de la Electrónica de Potencia pueden ser :

LINEALES: En ellas los dispositivos activos trabajan en modo lineal, tienen un terminal de control (Base, Puerta) y dos terminales de potencia (Emisor-Colector, Surtidor - Drenador)

CONMUTADAS: Se lleva al dispositivo desde una resistencia teóricamente infinita entre los terminales de potencia (interruptor abierto) a una resistencia cero (interruptor cerrado)


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Convertidores electrConvertidores electróónicos.nicos.

Clasificaciones:Clasificaciones:

- Según el modo de conmutación- Según el tipo de conversión- Según la conmutación / conversión

Clasificaciones segClasificaciones segúún el modo de n el modo de conmutaciconmutacióón:n:

Sin conmutación: La corriente por la carga se anula a la misma vez que la corriente por el elemento activo.

Con conmutación natural: Paso de corriente de un elemento rectificador a otro provocado por tensiones alternas.

Con conmutación forzada: Paso de corriente de un elemento rectificador a otro provocado por la carga de un condensador.


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ClasificaciClasificacióón segn segúún el tipo de n el tipo de conversiconversióón.n.

1 - Contactor de corriente:

Dispositivo estático que permite conectar y desconectar la carga mediante una señal de control lógico. fe = fs

2 - Variador de corriente:

Dispositivo estático que permite conectar y desconectar la carga mediante una señal de control analógico, troceando la tensión de entrada

Vs / fsVe / fe

Señal de Control

POTENCIA

Is / fsIe / fe

Señal de Control

POTENCIA


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3 – Rectificador :

Dispositivo estático conversor de tensión alterna de entrada en continua de salida

4 - Ondulador o Inversor :

Dispositivo estático conversor de tensión continua de entrada en alterna de salida.

Señal de Control

Ve / feC.A.

Vs / fs = 0C-C.

POTENCIA

Señal de Control

Ve / fe = 0C.C.

Vs / fsC.A.

POTENCIA


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E.- Convertidor de corriente:

Dispositivo capaz de funcionar como rectificador controlado o como ondulador.

F.- Convertidor de corriente bidirec- cional:

Doble convertidor de corriente.


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5 - Convertidor de frecuencia directo:

Suministra señal alterna de salida de frecuencia distinta a la señal alterna de entrada.

6- Convertidor de frecuencia con circuito intermedio:

Rectificador Ondulador


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TEMA 0: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA.

ClasificaciClasificacióón segn segúún el tipo de la conversin el tipo de la conversióón.n.

C.A. C.C

C.A. C.C

Rectificador

Inversor


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Diagrama Bloques de un sistema electrónico de potencia


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Ejemplo de circuito: Rectificador controlado


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Ejemplo de diagrama bloque : Control de velocidad de un motor de continua


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Ejemplo de circuitos: Control de carga en alterna, monofásica y trifásica


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Ejemplo de diagrama bloques : Control de velocidad de un motor trifásico de inducción


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Ejemplo de diagrama bloques: Sistema de alimentación ininterrumpida de potencia


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Ejemplo de diagrama bloques : Chopper controlador de un motor de DC


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Ejemplo de diagrama bloques: Sistema cambiador de frecuencia


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Ejemplo de diagrama bloques: Sistema HVDC (alta tensión en corriente continua)


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Documents

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