Electronica de potencia - rashid - en español (Recuperado)

  • View
    4.347

  • Download
    127

Embed Size (px)

Text of Electronica de potencia - rashid - en español (Recuperado)

  • MEXICO NUEVA YORK BOGOTA LONDRES SYDNEYPARIS MUNICH TORONTO NUEVA DELHI TOKIO

    SINGAPUR RIO DE JANEIRO ZURICH

    LATACtij';fft,AI

    No..l.6.a~.f'~ ." ~L iPre-0o.: ...... """D.aCio il J~ "~1'~' ~..~..~

    .. _"_~ .....~~.........._~" .., . , ,_......'"w_..."._ _._ .~....., ' .

    PRENTICE HALL HISPANOAMERICANA, S.A.

    -~;-~A-'-P--O-"-'L'--J-;~-;'l;~'~;"'.~('~'_..."~1:4, ". ; ....,'"li~, ,_:,:

    Dl;:" fJ 1,(;::';'( ~r;:8IBUOI1~';'";.t\. r",:n' L

    REVISIONTECNICA: IING. JOSE ANTONIO TORRES HERNANDEZIIIngeniero en ElectrnicaUniversidad La Salle. A.C.

    TRADUCCION:ING. GABRIEL SANCHEZ GARCIAIngeniero Mecnico Electricista-UNAM

    MUHAMMAD H. RASHIDPh.D., Fellow lEE

    Professor of Electrical EngineeringPurdue University at Fort Wayne

    Segunda edicin

    Circuitos, dispositivosy aplicaciones

    Electrnica de potencia

    K2Z2 e

  • Impreso en Mxico/Printed in Mexico

    ti"D-O

    LITOGRAFICA INGRAMEX.SA DE C.V.CENTENO No. 112-1COL. GRANJAS ESM!RAUIAMEXICO OtilO. D.F.

    o..,Miembro de la'Cmara Nacional de la Industria Editorial, Reg. Nm. 1524Original English Language Edition Pablished by Prentice Hall Inc.Copyright 1993

    All Rights ReservedISBN O13678996X

    Traducido del ingls de la obra: Power Electronics Circuits, Devices, and ApplicationsAll Rights Reserved. Authorized translation from englishlanguage edition published by Prentice Hall Inc.

    Todos los Derechos Reservados. Traduccin autorizada de laedicin en ingls publicada por Prentice Hall Inc.

    All Rights Reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any formor by any means, electronic or mechanical, incIuding photocopying recording or by anyinformation storage retrieval system, without permission in writing from the publisher.

    Proihibida la reproduccin total o parcial de esta obra, por cualquier medio o mtodosin.autorizacin por escrito del editor.

    Derechos reservados 1995'respecto a la primera edicin en espaol publicada porPRENTICE HALL HISPANOAMERICANA, S.A.Enrique Jacob 20, Col. El Conde53500 Naucalpan de Jurez, Edo. de Mxico.

    ISBN 9688805866

    RASHlD: ELECTRONICA DE POTENCIA, CIRCUITOS,D/SPOSITJ\iOS y APLICACIONES 2/Ed.

    EDIC/ON EN INGLES:

    Publisher: Alan AptProduction Editor: Mona PompiliCover Designer: Wanda Lubelska DesignCopy Editor: Barbara ZeidersPrepress Buyer: Linda BehrensManufacturing Buyer: Dave DickeySupplements Editor: Alice DworkinEditorial Assistant: SherIeyMcGuire

    RAYMUNDO CRUZADO GONZALEZMOISES PEREZ ZAVALAALBERTO SIERRA OCHOAENRIQUE IVAN GARCIA HERNANDEZJOSE TOMAS PEREZ BONILLALUIS GERARDO CEDEO PLASCENCIAJULIAN ESCAMILLA LIQUIDANOTOAQUIN RAMOS SANTALLAENRIQUE GARCIACARMONA

    PRESIDENTE DE LA DIVISIONLATINO AMERICANA DE SIMON & SCHUSTERDIRECTOR GENERAL:DIRECTOR DE EDICIONES:GERENTE DIVISION UNIVERSITARIA:GERENTE EDITORIAL:EDITOR:GERENTE DE EDICIONES:SUPERVISOR DE TRADUCCION:SUPERVISOR DE PRODUCCION:

    EDICION EN ESPAOL

    ~.

  • ."....... --------------------------

    oj.o

    enco~ .

    e''.,;"'"O. ~"(v()e

    (:1.

    o......... "-, ...

    -.,.

    A mis padres. mi esposa Ftimay mis hijos,

    Faeza, Farzana y Hasan

    oo.....:.)

    I"/."~'''''",SV)c~

    t......__J

  • ,~--------------------------------~---vii

    El libro Electrnica de potencia est concebido como libro de texto para el curso sobre "electrni-ca de potencia/convertidores estticos de potencia" para estudiantes intermedios y avanzados eningeniera elctrica y electrnica. Tambin se podr utilizar como libro de texto para estudiantesgraduados, y podr considerarse como libro de referencia para ingenieros practicantes involucra-dos en el diseo y en las aplicaciones de la electrnica de potencia. Los prerrequisitos seran cur-sos sobre electrnica bsica y circuitos elctricos bsicos. El contenido de Electrnica de potenciasobrepasa el alcance de un curso de un semestre. Para un curso elemental, los captulos 1 alll de-bern ser suficientes para dar una slida base de la electrnica de potencia. Los captulos 11 al 16debern dejarse para otros cursos, o bien incluirse en un curso de graduados.

    El tiempo que se asigna normalmente a un curso sobre electrnica de potencia en una curri-cula tpica de subgraduados es un semestre. La electrnica de potencia se ha desarrollado ya a talpunto que en un curso de un solo semestre resulta difcil cubrir completamente el tema. Los fun-damentos de la electrnica de potencia estn bien establecidos y no cambian con r.apidez.Sin em-bargo, las caractersticas de los dispositivos mejoran en forma continua y aparecen otros nuevos.Electrnica de potencia, mediante el mtodo de anlisis emprico, cubre primero las tcnicas deconversin y las caractersticas de los dispositivos y despus sus aplicaciones. Hace nfasis en losprincipios fundamentales de la conversin de potencia. Esta edicin de electrnica de potencia esuna revisin completa de su primera edicin, que (i) utiliza mtodos de anlisis empricos, en vezde mtodo deductivos, (ii) introduce lo ms avanzado y de actualidad en tcnicas de modulacin,(iii) presenta un nuevo captulo sobre "Inversores de pulso resonante" y cubre las tcnicas corres-pondientes de avanzada, (iv) integra el software estndar de la industria, SPICE, y los ejemplos dediseo que se verifican mediante la simulacin SPICE, (v) analiza convertidores con cargas RL, y(vi) ha corregido errores tipogrficos y expandido secciones y/o prrafos a fin de aadir explica-ciones. El libro est dividido en cinco partes:

    1. Introduccin-captulo 12. Tcnicas de conmutacin del SCR y tcnicas de conversin de pot.encia-captulos 3, 5,6,

    7,9, 10y 11

    Prefacio

  • Prefacioviii

    Muhammad H. RashidFort Wayne, Indiana

    Los temas como los referentes a los circuitos trifsicos, circuitos magnticos, funciones de con-mutacin de convertidores, anlisis transitorios en cd y anlisis de Fourier se incluyen en losapndices.

    La electrnica de potencia se ocupa de la aplicacin de la electrnica de estado slido parael control y la conversin de la potencia elctrica. Las tcnicas de conversin requieren de la con-mutacin de dispositivos semiconductores de potencia. Los circuitos electrnicos de bajo nivel,que por lo comn estn formados por circuitos integrados y de componentes discretos, generan lassefiales de compuerta requeridas para los dispositivos de potencia. Tanto los circuitos integradoscomo los componentes discretos se han ido reemplazando por los microprocesadores.

    Un dispositivo de potencia ideal no debera presentar limitaciones de conmutacin, en tr-minos del tiempo de activacin, el tiempo de desactivacin y las capacidades de manejo de co-rriente y de voltaje, o conectarse ni al desconectarse. La tecnologa de los semiconductores depotencia est desarrollando rpidamente dispositivos de potencia de conmutacin rpida, con l-mites crecientes de voltaje y de corriente. Dispositivos de conmutacin de potencia como los TBJde potencia, los MOSFET, SIT, lGBT, MCT, SITH, SCR, TRIAC, GTO y otros, estn encontran-do crecientes aplicaciones en una amplia gama de productos. Con dispositivos de conmutacinms rpidos disponibles, las aplicaciones de los microprocesadores modernos en la sntesis de lasestrategias de control de los dispositivos de potencia manejados por compuerta para cumplir conlas especificaciones de conversin, han ampliado el mbito de la electrnica de potencia. La revo-lucin de la electrnica de potencia ha ganado un gran impulso, desde fines de los aos ochenta yprincipios de los aos noventa. En el curso de los siguientes 30 aos, la electrnica de potenciaconformar la forma y el estado de la electricidad en algn lugar entre su generacin y todos sususuarios. Las aplicaciones potenciales de la electrnica de potencia an estn pendientes de serexploradas por completo, pero en este libro hemos hecho toda suerte de esfuerzos para cubrir tan-tas aplicaciones como nos ha sido'posible.

    3. Dispositivos-captulos 2, 4 Y8

    4. Aplicaciones-captulos 12,13,14 Y155. Protecciones-captulo 6

  • ix

    Ha sido muy placentero poder trabajar con el editor, Alan Apt, y con la editora de desarrollo, 50n-dra Chvez. Finalmente, me gustara agradecer a mi familia por su cario, paciencia y compren-sin.

    Mazen Abdcl-Salam-Universidad del Petrleo y los Minerales King Fahd Arabia SauditaAshoka K. S. Bhat-Universidad de Victoria, CanadFred Brockhurst-Instituto de Tecnologa Rose-HulmanJoseph M. Crowlcy-Universidad de Illinois, Urbana-ChampaignMehrad Ehsani-Universidad Texas A&MAlexander E. Emanuel-Instituto Politcnico de WorcesterGeorge Gela-Universidad Estatal de OhioHerman W. Hill-Universidad de OhioWahid Hubbi-Instituto de Tecnologa de New JerseyMarrija Ilic-Spong-Universidad de Illinois, Urbana-ChampaignShahidul I.Khan-Universidad de Concordia, CanadPeter Lauritzen-Universidad de WashingtonJack Lawler-Universidad de TennesseeArthur R. Miles-Universidad Estatal del Norte North DakotaMehdat M. Morcas-Universidad Estatal de KansasHassan Moghbelli-Universidad Calumct de PurdueH. Ramezani-Ferdowsi-Universidad de Mashhad, Irn

    Muchas personas han contribuido a esta edicin y han hecho sugerencias basadas en sus experien-cias como profesores o como estudiantes en el saln de clase. Me gustara dar las gracias a las si-guientes personas por sus comentarios y sugerencias:

    Reconocimientos

  • xi

    1-1 Aplicaciones de la electrnica de potencia,1-2 Historia de la electrnica de potencia, 21-3 Dispositivos semiconductores de potencia, 51-4 Caractersticas de control de los dispositivos de potencia, 101-5 Tipos de circuitos electrnicos de potencia, 121-6 Diseo de equipo de electrnica de potencia, 151-7 Efectos perifricos, 151-8 Mdulos de potencia, 161-9 Mdulos inteligentes, 171-10 Publicaciones peridicas y conferencias sobre electrnica de potencia, 17

    Resumen, 18Referencias, 18Preguntas de repaso, 19

    C