Electronica de potencia

Aplicaciones de la electrónica de potencia Durante muchos años ha existido la necesidad de controlar la potencia electrónica de los sistemas de tracción y de los controles industriales impulsados por motores eléctricos; esto ha llevado un temprano desarrollo del sistema Ward-Leonard con el objetivo de obtener un voltaje de corriente directa variable para el control de los motores e impulsadores. La electrónica de potencia ha revolucionando la idea del control para la conversión de potencia y para el control de los motores electrónicos. La electrónica de potencia combina la energía, la electrónica, y el control. El control se encarga del régimen permanente y de las características dinámicas de los sistemas de lazo cerrado. La energía tiene que ver con el equipo de energía de potencia estática y rotativa o giratoria, para la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. La electrónica se ocupa de los dispositivos y circuitos de estado sólidos requeridos en el procesamiento de señales para cumplir con los objetivos de control deseados. La electrónica de potencia se puede definir como la aplicación de electrónica de estado sólidos para el control y la conversión de la energía eléctrica. La electrónica de potencia se basa, en primer termino, en la conmutación de dispositivos semiconductores de potencia. Con el desarrollo de la tecnología de los semiconductores de potencia, las capacidades del manejo de la energía y la velocidad de conmutación de los dispositivos de potencia se han elevado. El desarrollo de la tecnologías de los microprocesadores- microcomputadoras tiene un gran impacto sobre el control y la síntesis de la estrategia de control para los dispositivos semiconductores de potencia. El equipo de electrónica de potencia moderno utiliza (1) Semiconductores de potencia, que pueden compararse con el musculo, y (2) microelectrónico, que tiene el poder y la inteligencia del cerebro. Aplicaciones generales como se muestra en la figura II, en el eje vertical Capacidad en (VA) y en el eje horizontal Frecuencia de operación en (Hz). Figura II. Productos donde se aplica la electrónica de potencia La electrónica de potencia ha alcanzado ya un lugar importante en la tecnología moderna y se utiliza ahora en una gran diversidad de productos de alta potencia, que incluye: Controles de calor Controles de iluminación Controles de motor Fuente de alimentación Sistema de propulsión de vehículos Sistemas de corriente directa de alto voltaje ( HVDC por sus siglas en inglés) Dispositivos semiconductores de potencia Para estas aplicaciones se han desarrollado una serie de dispositivos semiconductores de potencia, todos los cuales derivan del diodo o el transistor. Entre estos se encuentran los siguientes: Diodos de potencia Rectificador controlado de sislicio (SCR en inglés) Transistores bipolares de juntura de potencia (BJT) MOSFET de potencia Transistores bipolares de compuerta aislada(IGBT) Transistor de inducción estática(SIT) Los Tiristores pueden subdividirse en ocho tipos: Tiristor de conmutación forzada Tiristor conmutado por linea Tiristor desactivado por compuerta (GTO) Tiristor de conducción inversa (RTC) Tiristor de inducción estático (SITH) Tiristor desactivado con asistencia de compuerta (GATT) Rectificador controlado de silicio fotoactivo (LASCR) Tiristor controlado por MOS (MCT) Triac Convertidores de la Energía Eléctrica Conversión de potencia es el proceso de convertir una forma de energía en otra, esto puede incluir procesos electromecánicos o electroquímicos. Dichos dispositivos son empleados en equipos que se denominan convertidores estáticos de potencia, clasificados en: Rectificadores: convierten corriente alterna en corriente continua. Inveror: convierten corriente continua en corriente alterna. Cicloconversores: convierten corriente alterna en corriente alterna. Choppers: convierten corriente continua en corriente continua. En la actualidad esta disciplina está cobrando cada vez más importancia debido principalmente a la elevada eficiencia de los convertidores electrónicos en comparación a los métodos tradicionales, y su mayor versatilidad. Un paso imprescindible para que se produjera esta revolución fue el desarrollo de dispositivos capaces de manejar las elevadas potencias necesarias en tareas de distribución eléctrica o manejo de potentes motores. Véase también Electrónica Enlaces externos Introducción a los dispositivos electrónicos de potencia. Electrónica de Potencia I. Fuente MUHAMMAD H. RASHID, Electrónica de potencia, Ph.D.,Fellow IEE Electrónica de potencia La expresión electrónica de potencia se utiliza para diferenciar el tipo de aplicación que se le da a dispositivos electrónicos, en este caso para transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos. Se diferencia así este tipo de aplicación de otras de la electrónica denominadas de baja potencia o también de corrientes débiles En este tipo de aplicación se reencuentran la electricidad y la electrónica, pues se utiliza el control que permiten los circuitos electrónicos para controlar la conducción (encendido y apagado) de semiconductores de potencia para el manejo de corrientes y voltajes en aplicaciones de potencia. Esto al conformar equipos denominados convertidores estáticos de potencia. De esta manera, la electrónica de potencia permite adaptar y transformar la energía eléctrica para distintos fines tales como alimentar controladamente otros equipos, transformar la energía eléctrica de continua a alterna o viceversa, y controlar la velocidad y el funcionamiento de máquinas eléctricas, etc. mediante el empleo de dispositivos electrónicos, principalmente semiconductores. Esto incluye tanto aplicaciones en sistemas de control, sistemas de compensación de factor de potencia y/o de armónicos como para suministro eléctrico a consumos industriales o incluso la interconexión de sistemas eléctricos de potencia de distinta frecuencia. El principal objetivo de esta disciplina es el manejo y transformación de la energía de una forma eficiente, por lo que se evitan utilizar elementos resistivos, potenciales generadores de pérdidas por efecto Joule. Los principales dispositivos utilizados por tanto son bobinas ycondensadores, así como semiconductores trabajando en modo corte/saturación (on/off, encendido y apagado). Índice   [ocultar]  1Dispositivos semiconductores de potencia 2Convertidores de la energía eléctrica 3Aplicaciones 4Enlaces externos Dispositivos semiconductores de potencia[editar] Para estas aplicaciones se han desarrollado una serie de dispositivos semiconductores de potencia, los cuales derivan del diodo o el transistor. Entre estos se encuentran los siguientes: Rectificador controlado de silicio (SCR en inglés) Triac Transistor IGBT, sigla para Insulated Gate Bipolar Transistor, Transistor Bipolar con compuerta aislada Tiristor GTO, sigla para Gated Turnoff Thyristor, Tiristor apagado por compuerta Tiristor IGCT, sigla para Insulated Gate Controlled Thyristor, Tiristor controlado por compuerta Tiristor MCT, sigla para MOS Controlled Thyristor Convertidores de la energía eléctrica[editar] Conversión de potencia es el proceso de convertir una forma de energía en otra, esto puede incluir procesos electromecánicos o electroquímicos. Dichos dispositivos son empleados en equipos que se denominan convertidores estáticos de potencia, clasificados en: Rectificadores: convierten corriente alterna en corriente continua Inversores: convierten corriente continua en corriente alterna Cicloconversores: convierten corriente alterna en corriente alterna de otra frecuencia menor Choppers: convierten corriente continua en corriente continua de menor o mayor tensión En la actualidad esta disciplina está cobrando cada vez más importancia debido principalmente a la elevada eficiencia de los convertidores electrónicos en comparación a los métodos tradicionales, y su mayor versatilidad. Un paso imprescindible para que se produjera esta revolución fue el desarrollo de dispositivos capaces de manejar las elevadas potencias necesarias en tareas de distribución eléctrica o manejo de potentes motores. Aplicaciones[editar] Las principales aplicaciones de los convertidores electrónicos de potencia son las siguientes: Fuentes de alimentación: En la actualidad han cobrado gran importancia un subtipo de fuentes de alimentación electrónicas, denominadasfuentes de alimentación conmutadas. Estas fuentes se caracterizan por su elevado rendimiento y reducción de volumen necesario. El ejemplo más claro de aplicación se encuentra en la fuente de alimentación de los ordenadores. Control de motores eléctricos: 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. Esta técnica, denominada comercialmente como "inverter" sustituye el antiguo control encendido/apagado por una regulación de velocidad que permite ahorrar energía. Asimismo, se ha utilizado ampliamente en tracción ferroviaria, principalmente en vehículos aptos para corriente continua (C.C.)durante las décadas de los años 70 y 80, ya que permite ajustar el consumo de energía a las necesidades reales del motor de tracción, en contraposición con el consumo que tenían los vehículos controlados por resistencias de arranque y frenado. Actualmente el sistema chopper sigue siendo válido, pero ya no se emplea en la fabricación de nuevos vehículos, puesto que actualmente se utilizan equipos basados en el motor trifásico, mucho más potente y fiable que el motor de colector. Calentamiento por inducción: Consiste en el calentamiento de un material conductor a través del campo generado por un inductor. La alimentación del inductor se realiza a alta frecuencia, generalmente en el rango de los kHz, de manera que se hacen necesarios convertidores electrónicos de frecuencia. La aplicación más vistosa se encuentra en las cocinas de inducción actuales. Otras: Como se ha comentado anteriormente son innumerables las aplicaciones de la electrónica de potencia. Además de las ya comentadas destacan: sistemas de alimentación ininterrumpida, sistemas de control del factor de potencia, balastos electrónicos para iluminación a alta frecuencia, interfase entre fuentes de energía renovables y la red eléctrica, etc. Las líneas de investigación actuales buscan la integración de dispositivos de potencia y control en un único chip, reduciendo costes y multiplicando sus potenciales aplicaciones. No obstante existen dificultades a salvar como el aislamiento entre zonas trabajando a altas tensiones y circuitería de control, así como la disipación de la potencia perdida. Enlaces externos[editar] Descripción detallada de distintos dispositivos semiconductores de potencia, partiendo por el tiristor. Categoría:  Electrónica