ELECTRÓNICA Y AUTOMATISMOS Introducción a la Electrónica de Potencia

Presentación del tema: "ELECTRÓNICA Y AUTOMATISMOS Introducción a la Electrónica de Potencia"— Transcripción de la presentación:

1 ELECTRÓNICA Y AUTOMATISMOS Introducción a la Electrónica de Potencia
2º Curso de Instalaciones Electromecánicas Mineras Tema 3: Electrónica de Potencia Introducción a la Electrónica de Potencia Profesor: Javier Ribas Bueno Nota: las animaciones contenidas en esta presentación requieren Powerpoint de Office XP o posterior

2 Electrónica de potencia:
Introducción: tipos de electrónica Transformación de la energía eléctrica Dispositivos de potencia Conversión CA/CC: rectificadores Conversión CC/CC Conversión CC/CA: inversores Aplicaciones

3 Electrónica de comunicaciones Electrónica Analógica
Tipos de electrónica (I) Electrónica de comunicaciones Electrónica Analógica

4 Instrumentación Electrónica, Bioelectrónica...
Tipos de electrónica (II) Electrónica Digital Instrumentación Electrónica, Bioelectrónica...

5 Electrónica de Potencia Electrónica de Dispositivos y Microelectrónica
Tipos de electrónica (III) A B Electrónica de Potencia Electrónica de Dispositivos y Microelectrónica

6 Electrónica de potencia  transformación de la energía eléctrica
Circuito de Potencia Carga Fuente Primaria - Red - Baterías - Panelas solares - Generadores Eólicos - Etc. - Resistencia - Baterías - Lámparas - Motores - Etc. gobierno información Circuito de Control o mando

7 Electrónica de potencia  transformación de la energía eléctrica
Antiguamente se empleaban combinaciones motor + generador: Gran tamaño y peso Reducida vida útil Alto mantenimiento Difícil regulación Estos inconvenientes se eliminan empleando convertidores electrónicos

8 Tipos de conversión de la energía
CA / CC CC / CC Rectificador Regulador de continua CA / CA CC / CA Cicloconvertidor Reg. alterna Inversor

9 Rangos de potencia según el tipo de aplicación
Baja: <100W Alarmas Balastos Electrónicos (Fluorescentes) Fuentes de alimentación Herramientas Eléctricas. Media: 100W – 1kW Cargadores de Baterías Balastos Electrícos (HID) Secadores Reguladores de Velocidad Alta: 1kW – 100kW Hornos de Inducción Accionadores para Locomotoras Secadores Soldadura automática Muy Alta: 100kW – 100MW Reguladores de Tomas (Alta tensión) Inversores para generadores Inversores no autónomos para generadores

10 Regulador disipativo convencional
Principios básicos de funcionamiento de los convertidores de potencia (I) Funcionamiento en conmutación  bajas pérdidas Regulador disipativo convencional En zona activa Rendimiento Potencia de entrada y salida Muy malo

11 Principios básicos de funcionamiento de los convertidores de potencia (II)
Funcionamiento en conmutación  bajas pérdidas Q (Conmutación) Interruptor Regulador conmutado

12 Principios básicos de funcionamiento de los convertidores de potencia (III)

13 Dispositivos empleados en los convertidores de potencia (I)
Dispositivos Electrónicos Sin control: Diodos Con control de encendido: Tiristores Con control total: Transistores Dispositivos Pasivos Transformadores Bobinas Condensadores

14 Dispositivos empleados en los convertidores de potencia (II)
Diodos de Potencia Tiristores (SCR) Diodos de tres capas Mayor sección Problemas de velocidad Problemas térmicos Sólo control de encendido Muy robustos Baja frecuencia Tecnología muy madura Ánodo Puerta p+ Cátodo n- p- n+ n- n+ p+ Cátodo Cátodo Ánodo

15 Dispositivos empleados en los convertidores de potencia (III)
Tipo transistor GTO (tiristor apagado por puerta) Transistor bipolar de potencia Transistor MOSFET de potencia IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) Otros muchos en evolución

16 Dispositivos empleados en los convertidores de potencia (IV)
GTO Transistor bipolar Control de encendido y apagado (difícil) Muy robustos Baja frecuencia (mayor que los SCR’s) Control de encendido y apagado (dificultad media) Robustos Media frecuencia (mayor que los SCR’s y los GTO’s) Puerta Cátodo Base Emisor n+ p- p- n- n- p+ n+ Cátodo Colector Ánodo

17 Dispositivos empleados en los convertidores de potencia (V)
MOSFET de potencia IGBT Fácil control de encendido y apagado Alta frecuencia (mayor que los otros) Resistivo en conducción Fácil control de encendido y apagado Frecuencia entre BJT y MOSFET Casi como un BJT en conducción Puerta Fuente Emisor Puerta p n- n- p- n+ n+ p+ Drenador Colector

18 Dispositivos empleados en los convertidores de potencia (VI)
SCR 107 106 105 MARGEN DE POTENCIA (V·A) GTO 104 BJT MOSFET 103 IGBT 102 FRECUENCIA (Hz)

19 Montaje de los semiconductores de potencia (I)
Radiador Radiador Tuerca Tiristor Transistor Tuerca

20 Montaje de los semiconductores de potencia (II)
Radiador Press-package

21 Rectificadores no controlados
Convertidores CA/CC: rectificadores (I) Rectificadores no controlados Rectificador monofásico de onda completa Rectificador trifásico de media onda

22 Rectificadores controlados
Convertidores CA/CC: rectificadores (II) Rectificadores controlados Principio de funcionamiento Rectificador controlado trifásico de media onda

23 Convertidores CC/CC: reguladores (I)
Convertidores CC/CC sin transformador VE VS Reductor VE VS Elevador ALTA FRECUENCIA  TAMAÑO REDUCIDO

24 Convertidores CC/CC: reguladores (II)
Convertidores CC/CC con transformador Directo (Forward) De retroceso (Flyback)

25 Convertidores CC/CA: inversores (I)
Inversor de onda cuadrada en medio puente Alterna

26 Convertidores CC/CA: inversores (II)
Inversor de onda cuadrada en puente completo Alterna

27 Sistemas de alimentación ininterrumpible
Convertidores de potencia: aplicaciones (I) Sistemas de alimentación ininterrumpible SAI on-line SAI off-line

28 Sistemas de alimentación de motores
Convertidores de potencia: aplicaciones (II) Sistemas de alimentación de motores Motor trifásico de inducción Control de velocidad y par del motor Permite arranque suave Se puede conseguir frenado regenerativo del motor

29 Sistemas fotovoltaicos
Convertidores de potencia: aplicaciones (III) Sistemas fotovoltaicos La energía se produce y almacena en continua. Se convierte en alterna para inyectarla a la red de suministro.

30 Precipitadores electrostáticos
Convertidores de potencia: aplicaciones (IV) Precipitadores electrostáticos Se hace pasar los humos a través de un campo eléctrico intenso. Las partículas en suspensión se ionizan. La carga eléctrica que adquieren se emplea para separarlas de la corriente principal. Rectificador 100kV