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¿Porqué es necesario convertir/adaptar la energía eléctrica?
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La generación, transmisión y distribución de energía se debe adaptar para su uso.
No todos los equipos eléctricos tienen similares características. |
¿Qué es la electrónica de potencia?
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Definición: Electrónica de Potencia es el conjunto de tecnologías asociadas a
la conversión eficiente, control y acondicionamiento de la energía eléctrica desde su forma original a aquella requerida por alguna aplicación. |
El objetivo de la ELECTRONICA DE POTENCIA es:
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“Modificar, utilizando dispositivos de estado sólido, la
forma de presentación de la energía eléctrica” |
¿Qué elementos forman un convertidor de potencia?
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Fuentes de alimentación: Fuentes de continua (Vdc) o de alterna (Vac)
▪ Elementos reactivos: Bobinas (L) y condensadores (C) ▪ Transistores de potencia: Interruptores |
Figuras de mérito
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Figuras de mérito
▪ Eficiencia: Típicamente por encima del 90% ▪ Calidad de la energía (forma de onda) ▪ Coste ▪ Fiabilidad ▪ Densidad de potencia |
Topología, dimensionado y control del convertidor de potencia , De que depende el tipo del convertidor?
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El tipo de convertidor a emplear dependerá
fuertemente de la aplicación industrial |
¿Por qué se usa?
Pasado vs Futuro |
Mayor eficiencia
Mejores y nuevas prestaciones Menores costes de operación y construcción |
¿Por qué considerar el uso de fuentes conmutadas?
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La fuente conmutada presenta perdidas mucho menores
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Fórmula Po
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Po=DC Pon
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Un interruptor ideal es aquel que
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no presenta pérdidas en ninguno de sus dos
estados y es capaz de conmutar de un estado a otro de forma instantanea |
Interruptor ideal
abierto |
Roff= infinito
voff= infinito Ton = 0 |
Interruptor ideal cerrado
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Ron = 0
ion = infinito Toff = 0 |
Ton → tiempo que tarda
▪ Toff → tiempo que tarda en |
Ton → tiempo que tarda en conmutar de abierto a cerrado
▪ Toff → tiempo que tarda en conmutar de cerrado a abierto |
¿Por qué considerar el uso de interruptores ideales para el análisis?
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Errores despreciables y análisis más sencillo
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Condensador: Se caracteriza por
- no puede presentar discontinuidades por que |
Condensador: Se caracteriza por el valor de su capacidad C
vC no puede presentar discontinuidades porque i = infinito |
La energía almacenada en el condensador se puede calcular como
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1/2 x C Av^2
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Se puede controlar vC aplicando valores positivos y negativos de
vC crece vC decrece |
Se puede controlar vC aplicando valores positivos y negativos de corriente
vC crece si i crece vC decrece si i decrece |
Bobina: Se caracteriza por
iL no puede presentar discontinuidades porque |
Bobina: Se caracteriza por el valor de su inductancia L
iL no puede presentar discontinuidades porque si no v = infinito |
La energía almacenada en la bobina se puede calcular como:
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1/2 x L Ai^2
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Reglas de análisis de circuitos con dispositivos de electrónica de potencia
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1. Son circuitos no lineales que pueden ser analizados como lineales a intervalos
2. Se deben considerar las condiciones de contorno 3. En régimen permanente las formas de onda son periódicas |
Intervalos definidos por:
Reglas analisis circuitos |
Intervalos definidos por: 1) Excitaciones externas (Fuentes u ordenes de apertura/cierre
de los interruptores) 2) Estado de los interruptores al alcanzar umbrales de trabajo |
Señales periódicas: Como sabemos, cualquier señal periódica puede ser
descrita |
Señales periódicas: Como sabemos, cualquier señal periódica puede ser
descrita por una serie infinita de términos sinusoidales |
Circuitos de primer orden
_ habitual: Cuando el _ del circuito de potencia durante un intervalo de tiempo es descrito por una _ lineal de |
Muy habitual: Cuando el comportamiento del circuito de potencia durante un
intervalo de tiempo es descrito por una ecuación diferencial lineal de primer orden |
Circuitos de segundo orden
_ habitual: Cuando el comportamiento del circuito de potencia durante un intervalo de tiempo es descrito por una_ lineal de |
Menos habitual: Cuando el comportamiento del circuito de potencia durante un
intervalo de tiempo es descrito por una ecuación diferencial lineal de segundo orden |
Desarrollo de Fourier:
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i(t)=I + sumatorio raiz 2 x I sen(kwt- sigma)
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Valor eficaz del armonico k
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Ik = Ikp/raiz 2
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Valor eficaz de la señal:
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I= RAIZ (Im^2 + I1^2 + I2^2 .......)
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Distorsión del armónico k:
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Dk=Ik/I1
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Distorsión armónica total (THD):
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Dt=RAIZ(D2^2+D3^2....)
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Potencia media:
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P=V*I1*cos(sigma1)
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Potencia aparente
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S= V*I
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Factor de potencia:
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PF=P/S
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Factor de potencia debido al desfase:
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PFD = cos (sigma1)
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Tipos de convertidores de potencia
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AC-AC (Conversión directa)
AC-DC (Rectificador) DC-DC (Chopper) DC-AC (Inversor) |
Sistemas monofásicos
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Sistemas monofásicos
Transmisión de energía eléctrica en AC. Se emplea para niveles bajos de potencia. Generalmente Pn< 5kVA |
Sistemas trifásicos
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Sistemas trifásicos
Transmisión de energía eléctrica en AC. Se emplea para niveles medios-altos de potencia. Generalmente Pn > 5kVA Ventaja: Menor coste para la transmisión de energía |
Tensiones de fase y linea
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1
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¿Dónde podemos encontrar convertidores electrónicos de potencia?
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Fundamentalmente, en tres escenarios
diferentes: 1) Electrónica de consumo 2) Transporte y automoción 3) Industria y red eléctrica |
Electrónica de consumo
Donde se encuentra y que potencia |
Electrónica de consumo
• Cargadores de batería • Fuentes de alimentación conmutadas • Dispositivos portátiles • Aplicaciones domésticas Potencia baja |
Transporte y automoción
Donde y que potencia |
Transporte y automoción
• Automoción: autos híbridos, vehí***** pesados • Aplicaciones ferroviarias • Aplicaciones aeronáuticas Potencia media |
Industria y red eléctrica
Donde y que potencia |
Industria y red eléctrica
• Generación eléctrica, convencional y alternativa • Distribución de energía • Almacenamiento de energía • Producción y automatización Potencia alta |
¿Hay otras aplicaciones?
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¿Hay otras aplicaciones?
Aplicaciones en medicina: Resonancia magnética |