Electrónica de potencia

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "Electrónica de potencia"

Yolanda Toledo Valenzuela
hace 8 años
Vistas:

1 Electrónica de potencia Introducción Componentes 1

2 SEÑALES Electrónica de potencia ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES ANALÓGICA DIGITAL INSTRUMENTACIÓN DE POTENCIA POTENCIA, ENREGÍA RENDIMIENTO 2

3 COMPONENTES DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA PASIVOS Transformadores Bobinas Condensadores. Componentes No controlados Diodos Controlados Control total Control de encendido 3

4 Es necesario transformar la energía eléctrica de las fuentes para ser utilizada adecuadamente por las cargas Regulación Fuente R R U 1 U 2 Carga R L Rendimiento U 2 U U R 2 1 L I I R L R R R L U R L 1 R R 4

5 Mejora del rendimiento Regulación Fuente U 1 U 2 RL Carga t 1 T t1 U 2 U T 1 1 5

6 CONVERTIDORES: TIPOS TROCEADORES RECTIFICADORES INVERSORES (CICLO)CONVERTIDORES DC/DC AC/DC DC/AC AC/AC DC/DC AC/DC DC/AC AC/AC 6

7 COMPONENTES DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA NO CONTROLADOS o Diodo o Diac CONTROLADOS o Transistores Bipolar MOS IGBT otiristores Tirisitor GTO IGCT Triac ETO 7

8 COMPONENTES: Límites de utilización 8

9 COMPONENTES: Aplicaciones 9

10 MARGEN DE POTENCIA (V A) Electrónica de potencia SCR GTO BJT IGBT MOSFET AÑO FRECUENCIA (Hz) 10

11 COMPONENTES: Comparativa 11

12 COMPONENTES ON/OFF Tiristores EST (Emitter-Switched Thyristor) IGTT (Insulated Gate Turn-off Thyristor) IGT (Insulated Gate Thyristor) MTO (MOS Turn-Off thyristor) GTO (Gate Turn-Off thyristor) MCT (MOS-Controlled Thyristor) FCT (Field-Controlled Thyristor) IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor) Transistores IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) Bipolar Darlington MOSFET 12

13 DIODO P N A K 13

14 Transistor bipolar NPN PNP Fáciles de controlar Pérdidas por conducción reducidas Caída de tensión 1-2V Frecuencia de conmutación 3 khz No soporta potencias muy elevadas Ib 14

15 Primer transistor, 1947 Laboratorios Bell William Shockley, John Bardeen, and Walter Brattain 15

16 MOSFET Canal N Canal P Alta R Diodo intrínseco Vgs Fácil de controlar Frecuencia de conmutación superior a 100 khz 16

17 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor ) Tamaño reducido Bajo coste de fabricación Caída de tensión reducida, independientes de la corriente Frecuencia máxima 20 khz No soporta derivadas altas de tensión Límites de tensión 3300 V, de corriente 1200 A 17

18 IGBT Circuito equivalente C BJT + Ventajas G IGBT MOSFET MOSFET - Alta frecuencia de conmutación (>100 khz) - Baja tensión (100 s V) E IGBT - Menor frecuencia de conmutación (20 khz) - Alta tensión (1000 s V) 18

19 IGBT 19

20 IGBT 20

21 TRANSISTORES DE POTENCIA BJT MOSFET IGBT Control por corriente Control por tensión MOSFET 150 V / 600 A IGBT 3300 V / 1200 A 21

22 22

23 Conmutación 140,00 120,00 100,00 80,00 u p ON 60,00 40,00 i 20,00 0,00 0, , , , , , , , , , , ,00 140,00 120,00 100,00 p 80,00 u 60,00 40,00 i OFF 20,00 0,00-20,00 0, , , , , , , , , , ,

24 Conmutación 140,00 120,00 100,00 80,00 u p ON 60,00 40,00 i 20,00 0,00 0, , , ,00 0, , , ,00 120,00 100,00 80,00 u p 60,00 + rápido 40,00 + pérdidas de conducción 20,00 i OFF 0,00 0, , , , , , ,00 24

25 TIRISTOR P N P N G A K G ON OFF Corriente por puerta Corriente inversa por cátodo (complicado) Robusto y fiable Soporta elevadas sobreintensidades transitorias Caída de tensión baja, 1-3V Frecuencia menor de 1 khz 25

26 TIRISTOR: rectificador controlado 26

27 TIRISTOR Aplicaciones de muy alta potencia 27

28 TRIAC Tiristor bidireccional 28

29 TRIAC Electrónica de potencia A1 A2 2 G L1.1m V6 1 R

30 TRIAC M Ejemplo de aplicación: Arranque suave de máquinas 30

4500V 3000 A IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor ) Baja resistencia en conducción.

31 GTO (Gate Turn-Off Thyristor) Mejora Apagado por impulso negativo de corriente por la puerta. Elevadas pérdidas por conmutación Bajas pérdidas por conducción Alta tensiones y corrientes, 4500V 3000 A IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor ) Baja resistencia en conducción. Robustez. Capacidad de apagado por la puerta. Pérdidas por conmutación hasta 3 veces menores que las de un IGBT 31

32 Modos de control 32

33 Modos de control 33

34 34

35 35

36 Electrónica de potencia TROCEADORES DC/DC 36

37 CONVERTIDORES DC/DC (BUCK: reductor) D S L mH 50V V1 G R

38 CONVERTIDORES DC/DC D S L mH 50V V1 G R I S I L I D 38

39 D S L mH 50V V1 G C1 10u R

40 CONVERTIDORES DC/DC (BOOST: elevador) L m D 20 V1 G C1 50u R1 10 S 0 40

41 CONVERTIDORES DC/DC: BUCK-BOOST Buck Boost 41

42 Electrónica de potencia RECTIFICADORES AC/DC 42

43 RECTIFICADOR VOFF = 0 VAMPL = 100 FREQ = 50 V2 C1 10uF R U U d U d ( p) a 2U a 43

44 RECTIFICADOR NO CONTROLADO VOFF = 0 VAMPL = 100 FREQ = 50 V2 C1 10uF R Iac Armónicos 44

45 RECTIFICADOR Armónicos VOFF = 0 VAMPL = 100 FREQ = 50 V2 C1 10uF R Iac 45

46 RECTIFICADOR TRIFÁSICO U 3 3 U d U a sq 2 sen q d U f V1 V2 V3 C1 100uF R

47 RECTIFICADOR C1 100uF R1 100 V1 V2 V3 0 Iac 47

48 RECTIFICADOR: 6 fases Electrónica de potencia 6 3 U d U a V4 V5 V6 C2 100uF R2 100 V1 V2 V

49 RECTIFICADOR CONTROLADO 2 G4 G5 G6 L1 1m V4 V5 V6 Fase1 Fase2 Fase3 1 R1 2 U 3 3 d U a 0 cos G1 G2 G3 Vm 49

50 RECTIFICADOR CONTROLADO 2 G4 G5 G6 L1 1m Fase1 Fase2 Fase3 V4 V5 V6 1 R1 2 0 G1 G2 G3 Vm 50

51 Electrónica de potencia INVERSORES DC/AC 51

52 CONVERTIDORES DC/AC + U AC Carga U DC U DC -U DC 52

53 CONVERTIDORES DC/AC: modulación PWM 53

54 CONVERTIDORES DC/AC G1+ G V7 L1 1m PWM 1 R24 20 G3+ G4+ G1- G2- G3- G4-0 54

55 CONVERTIDORES DC/AC PWM armónicos PWM filtrado 55

56 CONVERTIDORES DC/AC (trifásico) G1+ G2+ G3+ G1- G2- G3- R V7 10 R15 10 R16 10 G4+ G5+ G6+ G4- G5- G6-0 56

57 U S1 U S2 U S3 57

58 CONVERTIDORES AC/AC Rectificador+Inversor RED CARGA 58

59 CONVERTIDORES AC/AC Bidireccional 59

60 CONVERTIDORES multinivel V DC V AC 60

61 CONVERTIDORES CSI V DC RED 61

62 Troceador-elevador + inversor PV RED 62

63 63

Documentos relacionados

Que es la Electrónica de Potencia?

Que es la Electrónica de Potencia? Es una disciplina encargada de la CONVERSIÓN de potencia eléctrica desde una forma a otra (ac- ac, ac - dc, dc - dc, dc - ac) con el propósito de controlar o cambiar