Electronica DE Potencia, Dispositivos DE Control, Tipos DE Convertidores Y Sistemas DE Conversion DE Potencia PDF

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Summary

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
- Definir el concepto de Electrónica de Potencia.
- Identificar los usos más frecuentes de dispositivos de control en la industria.
- Definir sistemas convertidores de potencia.
- Esquematizar los elementos de sistemas convertidores de potencia.
-...

Description

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” SEDE BARCELONA INGENIERÍA ELCTRÓNICA

ELECTRONICA DE POTENCIA, DISPOSITIVOS DE CONTROL, TIPOS DE CONVERTIDORES Y SISTEMAS DE CONVERSION DE POTENCIA

Autor: José Ignacio Rodríguez.

Barcelona, Julio 2020

Tabla de contenido Introducción .......................................................................................................................... 3 Electrónica de potencia ........................................................................................................ 4 Dispositivos semiconductores de potencia .......................................................................... 4 Rectificador controlado de silicio (SCR) ........................................................................ 4 TRIAC ............................................................................................................................. 5 Transistor IGBT .............................................................................................................. 5 Triristor GTO .................................................................................................................. 5 Triristor IGCT ................................................................................................................ 5 Triristor MCT ................................................................................................................. 5 Convertidores ........................................................................................................................ 6 Convertidores ca/cc ......................................................................................................... 6 Convertidores cc/cc ......................................................................................................... 7 Convertidores cc/ca ......................................................................................................... 7 Convertidores ca/ca ......................................................................................................... 7 Ventajas ................................................................................................................................. 8 Desventajas ............................................................................................................................ 8 Conclusiones .......................................................................................................................... 9 Bibliografía .......................................................................................................................... 10

INTRODUCCION

En el presente trabajo podremos profundizar en lo que respecta, la definición de lo que es la electrónica de potencia. Y para ello estudiaremos dos ramas de la electrónica de potencia que son: los dispositivos semiconductores de potencia y las estructuras que tienen los convertidores de potencia. Esto resulta indispensable para comprender cómo funcionan los sistemas de alimentación de la electrónica moderna y los accionamientos eléctricos. En la regulación de velocidad de las máquinas eléctricas, sean estas de corriente continua, asíncronas, síncronas o especiales, como motores paso a paso, no puede ser separada actualmente de la electrónica de potencia. Muchas veces, la fuente principal de energía eléctrica presenta un formato en cuanto a sus valores de la amplitud, frecuencia y número de fases, que no es compatible con él requiere la máquina, por lo que debe incorporarse un elemento convertidor que realice las labores de conversión.

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Electronica de potencia La electrónica de potencia es una rama de la ingeniería electrónica que está asociada a la conversión y control de la energía eléctrica, involucrando aplicaciones como control de temperatura y luminosidad, procesos electroquímicos, fuentes de alimentación reguladas de CA y CC, calentamiento por inducción, control de motores eléctricos de CA y CC, soldadura al arco, transmisión de energía, filtros armónicos pasivos y activos, compensación de potencia reactiva. La electrónica de potencia es un tema interdisciplinario ya que se debería de tener conocimiento alguno de interruptores estáticos, circuitos convertidores, maquinas eléctricas, sistemas de potencia, electrónica de control, teoría de control y microprocesadores. Podemos dividir los componentes de la electrónica de potencia en dos áreas las cuales son, los dispositivos semiconductores de potencia y los convertidores de energía eléctrica. Dispositivos semiconductores de potencia. Un dispositivo semiconductor de potencia es un compétete que puede tener dos estados como conductor, pero también como un aislante. En los conductores, la corriente se debe al movimiento de las cargas negativas, es decir los electrones. En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones pero también debido al movimiento de las cargas positivas es decir los huecos. También cabe recalcar que todos estos dispositivos derivan del diodo y del transistor. Entre estos se encuentran los siguientes Rectificador controlado de silicio (SCR). Es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Este es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es único),

conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez. El SCR se asemeja a un diodo rectificador pero si el ánodo es positivo en relación al cátodo no circulará la corriente hasta que una corriente positiva se inyecte en la puerta. Luego el diodo se enciende y no se apagará hasta que no se remueva la tensión en el ánodo-cátodo, de allí el nombre rectificador controlado.

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TRIAC. El triac es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El triac puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa. Transistor IGBT. Es un dispositivo semiconductor que se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee las características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar. Son comúnmente usados cuando el rango de voltaje drenaje-fuente está entre los 200 a 3000V, estos dispositivos más utilizados en el rango de tensiones drenaje-fuente de 1 a 200V. Tiristor GTO. Es un dispositivo semiconductor de alta potencia que actúan como interruptores completamente controlables, los cuales pueden ser encendidos y apagados en cualquier momento con una señal de compuerta positiva o negativa respectivamente. Al igual que un SCR puede activarse mediante la aplicación de una señal positiva de compuerta. Sin embargo, se puede desactivar mediante una señal negativa de compuerta. Un GTO es un dispositivo de enganche y se construir con especificaciones de corriente y voltajes similares a las de un SCR. Tiristor IGCT. Es un dispositivo semiconductor empleado en electrónica de potencia para conmutar corriente eléctrica en equipos industriales. Es la evolución del Tiristor GTO Al igual que el GTO, el IGCT es un interruptor controlable, permitiendo además de activarlo, también desactivarlo desde el terminal de control Puerta o G. La electrónica de control de la puerta está integrada en el propio tiristor. Tiristor MCT. Es otro dispositivo semiconductor de potencia híbrido que combina los atributos del MOSFET y el tiristor. Y puede ser activado mediante la aplicación de un pulso negativo a su puerta con respecto al ánodo. En la siguiente grafica podemos tener una idea más clara de los dispositivos semiconductores de potencia, en la que según sus características están graficadas

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Convertidores Un convertidor de energía es un sistema o equipo electrónico que tiene por objetivo la conversión de energía eléctrica entre dos formatos diferentes. Por ejemplo, obtener corriente continua a partir de corriente alterna. La utilización de convertidores electrónicos permite controlar parámetros tales como la posición, velocidad o par suministrado por un motor. Este tipo de control se utiliza en la actualidad en los sistemas de aire acondicionado. Los convertidores pueden clasificarse según diferentes criterios, en el criterio que se tomó en cuenta encontramos los siguientes: Convertidores CA/CC. Ya si hablamos de los semiconductores, encontramos que sus componentes principales son los diodos por la rectificación de la corriente pero esto función se puede hacer también con tiristores pero la señal será diferente. Este tipo de convertidores transforman corriente alterna, en continua. En accionamientos, presentan una importancia fundamental, ya que se utilizan de forma general en las máquinas como: 

Máquina de corriente continúa. Máquina de corriente continúa. Alimentación tanto del circuito de excitación como del inducido.

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

Máquina asíncrona. Otra aplicación de este tipo de convertidores es el frenado de los motores asíncronos.



Máquina síncrona. cc para el control de la excitación, y en aquellos casos en que se realice un control de velocidad de la máquina, será necesario contar con una etapa rectificadora como paso previo para atacar el convertidor cc/ca que alimentará la máquina a tensión y frecuencia variable. Convertidores CC/CC. Este tipo de convertidores transforman un valor de corriente

continua de entrada en uno diferente de salida, con la posibilidad de incluir, además, aislamiento galvánico entre entrada y salida. Su utilización se limita a sistemas embarcados, donde la distribución de energía se realiza en corriente continua, o en algunas situaciones especiales, su utilización combinada con los rectificadores no controlados permite diseñar convertidores ca/cc con un mejor factor de potencia. Convertidores CC/CA. Realizan una conversión de corriente continua en corriente alterna, con la posibilidad de poder controlar tanto la frecuencia como el valor eficaz de la tensión o intensidad de salida, lo que les hace fundamentales para el diseño de accionamientos basados en máquinas asíncronas y síncronas. Dado que normalmente la distribución de energía se realiza en corriente alterna, suelen ir asociados a un rectificador. En este convertidor podemos usar los diferentes tipos de transistores para las compuertas que se usan en el circuito, en el cual, al alternar el orden de activación de los interruptores vamos a obtener una señal cuadrada Convertidores CA/CA. Este tipo de convertidores se utilizan ampliamente en el diseño de arrancadores suaves para reducir la intensidad demandada durante el arranque de los motores de inducción. En su estructura de control más básica, su función es modificar el valor eficaz de la tensión de entrada, conservando su frecuencia, aunque también puede conseguir un tensión de salida con una frecuencia submúltiplo de la de entrada. En este último caso reciben el nombre específico de ciclo convertidores, habiendo obtenido durante la última década un especial protagonismo en el diseño de sistemas de tracción eléctrica.

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Ventajas de la electrónica de potencia 

Mayor rendimiento del sistema

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Se trabaja en el régimen de amplificación



Puede trabajar con mucho voltaje y amperaje

Desventajas de la electrónica de potencia 

La variación de los tiempos de variación



Trabaja en alta tensión, pero a bajas frecuencias



Las pérdidas en conmutación son considerables

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Conclusión

En relación a los temas vistos y aclarados damos por entendido que el tema de los semiconductores tiene una amplia gama de información por revisar, ya que los semiconductores tienen una gran utilización en la electrónica como al igual pueden funcionar para el control de motores, y dimos por entendido los tres semiconductores básicos para el tema de potencia en la electrónica, como lo son los diodos que tienen un gran funcionamiento ya que tienen la característica de conducir al sentido de flujo de corriente sin tener flujo de corriente inversamente y también son capaces de soportar un gran voltaje en forma inversa impidiendo el flujo no requerido o a veces su utilización es para tener seguridad en un circuito al igual no olvidar su gran característica de rectificar la corriente alterna.

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Bibliografía



Muhammad H Rashid, Electrónica de Potencia(Circuitos, dispositivos y aplicaciones), Tercera Edición , Mex. 2004



Mario Manana Canteli , Convertidores Electrónicos de Potencia



Ned mohan, tore M. Undeland, Willian P.Robins, electronica de potencia convertidores aplicaciones y diseño, tercera edision.

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https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_de_potencia

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https://es.slideshare.net/gersonchavarriavera/electronica-de-potencia29602123?qid=c2d557ac-d141-40f0-8972-d93650ccaac2&v=&b=&from_search=1

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