Electrónica de Potencia Dr. Norberto Garcia Barriga Introducción Facultad de Ingeniería Eléctrica Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Contenido Introducción Aplicaciones Area interdisciplinaria Aplicaciones a fuentes renovables de energía Aplicaciones en transporte Concepto La electrónica de potencia facilita la transferencia de potencia de una fuente a la carga, adecuando los voltajes y corrientes. POTENCIA DE ENTRADA vi , ii Convertidor de potencia Fuente POTENCIA DE SALIDA vo , io Carga Controlador medición referencia Aplicaciones de Electrónica de Potencia NIVELES DE POTENCIA Niveles de potencia encontrados en convertidores de alta potencia <1kW en equipo portatil operado por baterias De decenas a miles de watts en fuentes de potencia para computadoras y equipo de oficina. kW a MW en manejadores de velocidad variable 1000 MW en rectificadores e inversores en enlaces de transmisión en CD Areas de aplicación Conversión de alta frecuencia convertidores DC/DC Inversión de baja frecuencia rectificadores de linea Sistemas de potencia de distribución Sistemas de transmisión HVDC y FACTS Calidad de la Energía corrección del factor de potencia Reducción armónica Filtros pasivos Filtros activos Algunas aplicaciones Calefacción y control de iluminación. Balastras de lámparas fluorescentes. Manejadores de motores Cargadores de baterias Vehiculos eléctricos Fuentes de poder conmutadas Sistemas de poder aeroespaciales Fuentes de poder ininterrumpibles. Transmisión de energía eléctrica. Electrónica automotiva Sistemas de almacenaje masivo de energía. Acondicionamiento de energía generada por fuentes renovables de energía Area interdisciplinaria System Area Modelado & Simulación Sistema & Teoria de Control Area de baja potencia Area de alta potencia Electrónica analógica Teoria de circuitos Procesamiento de señales Máquinas eléctricas Power Electronics Fisica de estado sólido Electrónica digital Sistemas de potencia Electromagnetismo Energía Solar Modulos de inversores para aplicaciones solares altamente confiables PANELES SOLARES PLANTA TERMO-SOLAR Generación eólica mar adentro Solución basada en electrónica de potencia Computadora portátil Nave espacial VEHICULOS ELECTRICOS Los vehiculos híbridos datan de principios del siglo XX Para 1920 se encontraban vehiculos híbridos en grandes vehiculos. Se perfecciona la tecnología de baterias Tiristores disponibles desde los 80s IGBTs disponibles desde los 90s VEHÍCULO ELÉCTRICO Tren de levitación magnética Funcionamiento del Transrapid Dispositivos disponibles para diseñar circuitos ModoLineal Resistencia Capacitor Magnéticos Modo-conmutación Dispositivos semiconductores Cont. ModoLineal Resistencia Capacitor Magnéticos Modo-conmutación Dispositivos semiconductores Procesamiento de señales: evita dispositivos magnéticos Cont. ModoLineal Resistencia Capacitor Magnéticos Modo-conmutación Dispositivos semiconductores Procesamiento de energía: evita dispositivos disipadores de potencia Pérdidas en un interruptor ideal Para el interruptor cerrado v(t)=0 Para el interruptor abierto i(t)=0 En ambos casos p(t)=v(t)*i(t)=0 Ejemplo Datos: Fuente de entrada 100V Carga 5 ohm, 50V, 10 A, 500W CONVERTIDOR SIMPLE Ejemplo (Cont.) DIVISOR DE VOLTAJE Ejemplo (Cont.) REGULAR: TRANSISTOR EN REGION ACTIVA Ejemplo (Cont.) Interruptor conmutado Ejemplo (Cont.) D= ciclo de trabajo Ts= periodo de conmutación Fs=frecuencia de conmutación Dispositivos semiconductores de potencia Diodos Tiristores (SCR) Triacs Tiristor de compuerta de apagado (GTO) Transistor de unión bipolar BJT MOSFET de potencia Transistor de inducción estático (SIT) Transistor IGBT Tiristor controlado por MOS (MCT) Tiristor integrado de compuerta conmutada (IGCT) Diodo Característica de apagado de un diodo Tipos de diodos Recuperación lenta: mayor trr, menor Vfm Recuperación rápida: menor trr y Qrr, mayor Vfm Schottky: bajo Vfm, bajo Vrm, alta corriente de fuga, para aplicaciones de alta frecuencia Tiristor Triac GTO BJT Transistor Darlington Ic DARLINGTON ESTANDAR VCE MOSFET IGBT
