Modulo 1 Introducción

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

DEPARTAMENTO DE AUTOMATIZACIN Y CONTROL INDUSTRIAL

MSc. Leonardo Ortega

Dispositivos Electrnicos de Potencia

Quito, Abril de 2015

Escuela Politcnica NacionalDispositivos Electrnicos de Potencia


PLANIFICACIN

Objetivo: Estudiar sistemas estticos de conversin de Energa de aplicacin Industrial.

1

CAPTULOS

Captulo 1: Proteccin de semiconductores de potencia

1.1. Protecciones contra sobretemperatura, sobrecorriente, sobrevoltaje

1.2. Redes supresoras (Snubber)

1.3. Interferencia ElectromagnticasCaptulo 2. Modelado de Convertidores de Potencia

Captulo 2: Reguladores de Corriente Alterna

2.1. Introduccin a las Tcnicas de Control

2.2. Control de fase y control por ciclo integral, anlisis de ondas

2.3. Conversores AC-AC trifsicos, anlisis de ondas

Captulo 3: Conversores AC-DC

3.1: Conversores AC-DC monofsicos, anlisis de ondas

3.2: Conversores AC-DC trifsicos de 3 pulsos, anlisis de ondas

3.3: Conversores AC-DC trifsicos de 6 pulsos, anlisis de ondas



PLANIFICACIN

Objetivo: Estudiar sistemas estticos de conversin de Energa de aplicacin Industrial.

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CAPTULOSCaptulo 4: Modelo real del conversores AC/DC y su operacin

4.1 Retardo en la conmutacin

4.2 Modelo no ideal de un conversor AC/DC

4.3 Efectos de la operacin del conversor AC/DC en la redCaptulo 2: Reguladores de Corriente Alterna

Captulo 5: Conversores DC/DC

5.1 Estudio y anlisis de las topologas bsicas (reductor, elevador,

elevador/reductor)

5.2 Componentes magnticos usados en conversores DC/DC

5.3 Conversores DC/DC aislados (Forward y Flyback)

Captulo 6: Conversores DC/AC

6.1 Estudio y anlisis de las topologas bsicas(toma central en la fuente, push-pull,puente)

6.2 Tcnicas de control y reduccin de armnicos en conversores DC/AC

6.3 Conversores AC/DC resonantes.



BIBLIOGRAFA

1. N. Mohan, " Power Electronics, converter, applications and design, 3th ed.,USA, Mc. Graw Hill, 2009.

2. M. Rashid,"Power Electronics Hadbook," 3thed., USA, Academic Press, 2011

3. Andrs Barrado, Antonio Lzaro. Problemas de Electrnica de Potencia. Pearson Educacin, Prentice Hall, . 2007

3

EVALUACIN Deberes y Laboratorio 2

Evaluacin 1 2

Evaluacin 2 2

Proyecto 4

Total 10 puntos



INTRODUCCIN

4

La electrnica de Potencia se puede definir como la aplicacin de la electrnica de Estado Solido para el control y conversin de la Energa Elctrica



INTRODUCCION

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Principios para la construccin de un convertidor esttico:

La electrnica de Potencia se puede definir como la aplicacin de la electrnica de Estado Solido para el control y conversin de la Energa Elctrica

El dispositivo debe ser eficiente:

=

> 95%

El elemento de control debe operar como un interruptor es decir en corte y saturacin

Idealmente Elemento Real

Elemento Abierto 0 = 0 0 =

Elemento cerrado 0 = 0 I 0 =

Potencia Cero Perdidas



Clases de Convertidores de Potencia

6



Etapas de Un convertidor de Potencia

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FUENTEFILTRO DE ENTRADA

CONVERTIDOR ESTTICO

FILTRO DE SALIDA

CARGA

Proteccin de la Red Armnicos

Proteccin del Convertidor

De Corriente Continua

De Corriente Alterna :MonofsicoTrifsica

Control

Tecnicas de Control Basadas en sistemasMicroprocesados

Proteccin de la carga

Reduccin del rizadoEn convertidor cuya Salida es DC

Motores DC, AC

Cualquier carga electrnica

TODO CONVERTIDOR DE POTENCIA ES UN GENERADOR DE ARMNICOS !!



Dispositivos semiconductores

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El DIODO

Son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario

al de conduccin.

El nico procedimiento de control es invertir el voltaje entre nodo y ctodo. Los diodo de potencia se caracterizan porque en estado de conduccin, deben ser capaces de soportar una alta intensidad y una pequea tensin.

En sentido inverso, deben de ser capaces de soportar una fuerte tensin negativa de nodo con una pequea Intensidad de fuga.




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El DIODO

Son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido contrario

al de conduccin.

El nico procedimiento de control es invertir el voltaje entre nodo y ctodo. Los diodo de potencia se caracterizan porque en estado de conduccin, deben ser capaces de soportar una alta intensidad y una pequea tensin.

En sentido inverso, deben de ser capaces de soportar una fuerte tensin negativa de nodo con una pequea Intensidad de fuga.

TIPO Especificacin de

Voltaje/corriente

Alta Frecuencia

(Hz)

Tiempos de

conmutacin

(S)

Resistencia en

estado activo

()

Uso general 5000 V / 5000 A 1K 100 0.16 m

Alta

velocidad

3000 V / 1000 A 10K 2-5 1 m

Schouky 40 V / 60 A 20K 0.23 10 m



Curva de Funcionamiento

P

N

+

-

i

V

0

1

VD

i [mA]

V [V]

(exponencial)

A (nodo)

K (ctodo)

-40

0

-2

i [A]

V [Volt.]

V

rd

real (asinttico)

ideal

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Concepto de diodo ideal

En polarizacin inversa, la corriente conducidaes nula, sea cual sea el valor de la tensininversa aplicada

En polarizacin directa, la cada detensin es nula, sea cual sea el valor dela corriente directa conducida

nodo

Ctodo

i

V

i

V

+

-

curva caracterstica



Caractersticas fundamentales

Tensin de ruptura

Cada de tensin en conduccin

Corriente mxima

Velocidad de conmutacin

Tensin de ruptura

Baja tensin Media tensin Alta tensin

15 V

30 V

45 V

55 V

60 V

80 V

100 V

150 V

200 V

400 V

500 V

600 V

800 V

1000 V

1200 V

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a b

V1V2

Ri

V+

-

Transicin de a a b

i

V

t

t

trr

V1/R

-V2/R

tstf (i= -0,1V2/R)

-V2

ts = tiempo de almacenamiento (storagetime )

tf = tiempo de cada (fall time )

trr = tiempo de recuperacin inversa (reverse recovery time )

Caractersticas dinmicas

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Tipos de diodos

Se clasifican en funcin de la rapidez (trr)

Standard

Fast

Ultra Fast

Schottky

VRRM trrIF

100 V - 600 V

100 V - 1000 V

200 V - 800 V

15 V - 150 V

> 1 s

100 ns 500 ns

20 ns 100 ns

< 2 ns 1 A 150 A

1 A 50 A

1 A 50 A

1 A 50 A

Las caractersticas se pueden encontrar en Internet (pdf)

Direcciones web

www.irf.com

www.onsemi.com

www.st.com

www.infineon.com 15

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