sistemas de potencia
Componentes de base en la Electrónica de Potencia.
DIODO:
Es el elemento semiconductor formado por una sola unión PN. La figura siguiente muestra el
símbolo y la característica estática i-v de dicho componente.
TIRISTORES.
Dentro de la denominación general de tiristores se consideran todos aquellos componentes
semiconductores con dos estados estables cuyo funcionamiento se basa en la realimentación
regenerativa de una estructura PNPN.
los componentes semiconductores de potencia que vamos a caracterizar se pueden clasificar
en tres grupos de acuerdo a su grado de controlabilidad: Diodos : Estado de ON y OFF controlables por el circuito de potencia.
Tiristores: Fijados a ON por una señal de control pero deben conmutar a OFF mediante el
circuito de potencia.
Conmutadores Controlables: Conmutados a ON y a OFF mediante señales de control.(BJT,
MOSFET, GTO, IGBT's) c
Mayor coste para algunas de sus aplicaciones.
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 simboliza en la siguiente figura :
Un circuito de Potencia, compuesto de semiconductores de potencia y elementos pasivos, que liga
la fuente primaria de alimentación con la carga.
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.
Conmutadores Controlables
En esta categoría se incluyen diversos dispositivos semiconductores de potencia, incluyendo
BJTs, MOSFETs, GTOs e IGBTs, los cuales pueden ser conmutados a conducción y a corte mediante
señales de control.
Un conmutador ideal controlado tiene las siguientes características:
Bloquea cualquier tensión directa o inversa sin que circule a traves suyo ninguna corriente.
Conduce cualquier corriente con cero voltios de caída entre sus terminales.
Conmuta de conducción a corte o viceversa instantáneamente cuando es disparado.
No consume potencia para su control.
Campos de Aplicación.
Rectificadores:
- Alimentación de todo tipo de sistemas electrónicos, donde se necesite energía eléctrica en
forma de corriente continua.
- Control de motores de continua utilizados en procesos industriales: Máquinas herramienta,
carretillas elevadoras y transportadoras, trenes de laminación y papeleras.
- Transporte de energía eléctrica en c.c. y alta tensión.
- Procesos electroquímicos.
- Cargadores de baterías.
Troceadores:
- Alimentación y control de motores de continua.
- Alimentación de equipos electrónicos a partir de baterías o fuentes autónomas de corriente
continua.
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 eólica
- Calentamiento por inducción.
- SAI
Cambiadores de frecuencia:
- Enlace entre dos sistemas energéticos de corriente alterna no sincronizados.
- Alimentación de aeronaves o grupos electrógenos móviles.
Reguladores de alterna:
- Calentamiento por inducción.
- Control de iluminación.
- Equipos para procesos de electrodeposición.
la Electrónica de Señal se varía la caída de tensión que un componente activo crea en un
circuito habitualmente alimentado en continua. Esta variación permite, a partir de una información de
entrada, obtener otra de salida modificada o amplificada. Lo que interesa es la relación entre las
señales de entrada y salida, examinando posteriormente la potencia suministrada por la fuente auxiliar
que requiere para su funcionamiento.
la Electrónica de Potencia, 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 componente de base el semiconductor quien trabaja como
interruptor.
la Electrónica Industrial quien estudia la adaptación de sistemas
electrónicos de potencia a procesos industriales. Siendo un sistema electrónico de potencia aquel
circuito electrónico que se encarga de controlar un proceso industrial, donde interviene un transvase y
procesamiento de energía eléctrica entre la entrada y la carga, estando formado por varios
convertidores, transductores y sistemas de control., los cuales siguiendo hoy en día evolucionando y
creciendo constantemente.
tipos de clasificaciones, las cuales incluyen como características
determinantes :
El tipo de semiconductor utilizado.
###El modo de conmutación
###El tipo de aplicación.
no controlado: Transforma la corriente alterna de voltaje constante en corriente
continua de voltaje constante. Formado por diodos, constituyen montajes irreversibles.
Conmutación forzada: Cuando los conmutadores controlables son llevados a corte y a
conducción a frecuencias mayores que la frecuencia de la red. (Troceadores, Inversores y
Onduladores autónomos).
Rectificador no controlado: Transforma la corriente alterna de voltaje constante en corriente
continua de voltaje constante. Formado por diodos, constituyen montajes irreversibles.
Rectificador controlado: Transforma la corriente alterna de voltaje constante en corriente continua de voltaje variable. Formado por tiristores. El montaje puede ser reversible, denominándose inversor no autónomo.
Reguladores de AC: Transforman la corriente alterna de voltaje constante en corriente alterna de voltaje variable y de la misma frecuencia
Ciclos convertidores: Reguladores de alterna o convertidores directos alterna/alterna de distinta frecuencia.
Ondulador autónomo o Inversor: Transforman una corriente continua en corriente alterna de
frecuencia fija o variable.
Troceador o "chopper": Transforma corriente continua de voltaje constante en corriente continua
de voltaje variable.
Conmutación natural: Cuando la fuente de tensión primaria, presente a uno de los lados del
convertidor, facilita el paso a corte de los semiconductores. Además dichos semiconductores
pasan a conducción en fase con la frecuencia de la tensión de entrada. (Rectificadores,
Reguladores de corriente alterna y Cicloconvertidores.
Los accionamientos consisten, en general, en procesos que
transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, o en el mismo tipo, pero con diferentes
características. Los encargados de realizar dichos procesos son los Sistemas de Potencia.
