Universidad de Oviedo Tema 1: Introducción a la Electrónica de Potencia

TEMA 1 Introducción, fundamentos y herramientas de la electrónica de potencia

Lección 1: Fundamentos de la electrónica de potencia

Lección 2: Herramientas matemáticas

Universidad de Oviedo Tema 1: Introducción a la Electrónica de Potencia

TEMA 1 Introducción, fundamentos y herramientas de la electrónica de potencia

Lección 1: Fundamentos de la electrónica de potencia

1.1 Campo de aplicación de la Electrónica de Potencia.1.2 Conversiones energéticas. Clasificación.1.3 Bloques de un convertidor de potencia. Fuentes y cargas de

potencia.

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LECCIÓN 1: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1.1 Campo de aplicación de la electrónica de potencia

Electrónica Digital

Electrónica Analógica

Instrumentación Electrónica

Fotónica y Optoelectrónica

Electrónica de Potencia

Fuente de Energía Primaria•Red eléctrica•Bus de continua•Batería•Panel solar•Aerogenerador•etc.

Carga•Motores•Sistemas de Telecomunicación•Amplificadores•Circuitos digitales•Cargas industriales

SISTEMA ELECTRÓNICO DE POTENCIA

Electrónica de Comunicaciones

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LECCIÓN 1: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1.1 Campo de aplicación de la electrónica de potencia

Electrónica de potencia: Conjunto de técnicas basadas en semiconductores para modificar la forma en que se presenta la energía eléctrica

Inyección de armónicos de corriente

Potencia, tensión, nº fases, etc.

En Europa y EE.UU. se estima que más del 50% de la energía es suministrada a través de sistemas electrónicos de potencia.

Fuente de Energía Primaria•Red eléctrica•Bus de continua•Batería•Panel solar•Aerogenerador•etc.

Carga•Motores•Sistemas de Telecomunicación•Amplificadores•Circuitos digitales•Cargas industriales

SISTEMA ELECTRÓNICO DE POTENCIA

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LECCIÓN 1: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1.1 Campo de aplicación de la electrónica de potencia

Media potencia: 100W – 1kW• Cargadores de baterías.• Balastos electrónicos (HID).• Secadores.• Reguladores de velocidad.

Baja potencia: <100W• Alarmas.• Balastos electrónicos (Tubos fluorescentes).• Fuentes de alimentación.• Herramientas eléctricas.

Alta potencia: 1kW – 100kW• Hornos de inducción• Accionadores para locomotoras• Secadores• Soldadura automática• Rayos X.• Láseres.

Muy alta potencia: > 100kW • Reguladores de tomas (Alta tensión).• Inversores para generadores • Inversores no autónomos para generadores.• Interconexión de redes de potencia de distinta frec.

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LECCIÓN 1: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1.1 Campo de aplicación de la electrónica de potencia.

VENTAJAS

• Mejor comportamiento eléctrico (respuesta más rápida, estabilidad, etc.).

• Mayor fiabilidad.

• Carencia casi total de mantenimiento.

• Ausencia de vibraciones.

INCONVENIENTE:

• Menor robustez eléctrica (menor capacidad para soportar sobretensiones y sobrecorrientes; implica un estudio exhaustivo del circuito y de las condiciones de funcionamiento ).

Electrónica de Potencia (soluciones basadas en semiconductores)frente a

Electrotecnia (soluciones basadas en máquinas giratorias):

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REGULADORES CAfrecuencia constante

CICLOCONVERTIDORESfrecuencia variable

RECTIFICADORES•Controlados (tiristores)•No controlados (diodos)•Semicontrolados (mixtos)

INVERSORES

INTERRUPTORES ESTÁTICOS•De continua•De alterna

LECCIÓN 1: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1.2 Conversiones energéticas. Clasificación.

CONTINUAALTERNA

CONVERTIDORESCC/CC

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LECCIÓN 1: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1.3 Bloques de un convertidor de potencia. Fuentes y cargas de potencia.

Fuente de Energía Primaria

•Red eléctrica•Bus de continua•Batería•Panel solar•Aerogenerador•etc.

Carga•Motores•Sistemas de Telecomunicación•Amplificadores•Circuitos digitales•Cargas industriales

CIRCUITO ELECTRÓNICO DE POTENCIA

Elementos pasivos

CondensadoresInductanciasTransformadoresResistencias

Semiconductores

DiodosSCRsMOSFETIGBT

CIRCUITO DE CONTROL

Circuitos lineales integrados, procesadores digitales, etc.

ENERGÍA ENERGÍA

ENERGÍA

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LECCIÓN 1: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1.3 Bloques de un convertidor de potencia. Fuentes y cargas de potencia.

CIRCUITO ELECTRÓNICO DE POTENCIA

OBJETIVOS DE DISEÑO:

1. CIRCUITO ROBUSTOProtección en vacío y en cortocircuito

2. MINIMIZACIÓN DE TAMAÑO Y PESOElevar frecuencia

3. BAJA EMISIÓN ELECTROMAGNÉTICA

4. MAXIMIZACIÓN DE RENDIMIENTOEvitar elementos disipativos (R)Minimizar pérdidas en semiconductores(funcionamiento en conmutación)

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LECCIÓN 1: FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1.3 Bloques de un convertidor de potencia. Fuentes y cargas de potencia.

CIRCUITO DE CONTROL

CARACTERÍSTICAS:

• Generar señales de gobierno de semiconductores

• Medir magnitudes del circuito de potencia

• Funciona con niveles “bajos” de energía

Teoría de control+

Modelo matemático de la etapa de potencia

Fuente de arranque

+Alimentación

auxiliar