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Introducción a los sistemas de potencia.

Campos de aplicaciones

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.

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.

Electrónica de potencia

En 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.

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.

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.

Ventajas

Los convertidores electrónicos disponen de las siguientes ventajas frente a los electromecánicos: 1. Mayor flexibilidad y más posibilidades de control. 2. Mayor estabilidad y mayor rapidez de respuesta, gracias a las características eléctricas. 3. Menor mantenimiento al no disponer de partes mecánicas. 4. Mayor vida media y mayor fiabilidad. 5. No producción del arco eléctrico.

Componentes base en la electrónica de potencia

Conmutadores controlables

Conmutados a ON y a OFF mediante señales de control.(BJT, MOSFET, GTO, IGBT's)

Tiristores

Fijados a ON por una señal de control pero deben conmutar a OFF mediante el circuito de potencia

Diodos

Estado de ON y OFF controlables por el circuito de potencia.

Clasificación de convertidores de potencia

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).

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.

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.

Circuito de potencia

Compuesto de semiconductores de potencia y elementos pasivos, que liga la fuente primaria de alimentación con la carga.

Desventajas

Como inconvenientes se pueden destacar: 1. Menor robustez eléctrica, al disponer de menor capacidad para soportar sobretensiones y sobrecorrientes. 2. Mayor coste para algunas de sus aplicaciones.

Gracias al descubrimiento de los dispositivos semiconductores (transistores, tiristores, etc.) en la década de los 60, que respondían a las exigencias industriales (alta fiabilidad, dimensiones reducidas, insensibilidad a las vibraciones mecánicas, etc.), la electrónica industrial hizo progresos increíbles, permitiendo la realización de procesos cada vez más complejos, destinados a la automatización de procesos industriales