ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL DEPARTAMENTO DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL INDUSTRIAL MSc. Leonardo Ortega Dispositivos Electrónicos de Potencia Quito, Abril de 2015
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
MSc. Leonardo Ortega
PLANIFICACIN
Objetivo: Estudiar sistemas estticos de conversin de Energa de aplicacin Industrial.
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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
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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.
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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
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EVALUACIN Deberes y Laboratorio 2
Evaluacin 1 2
Evaluacin 2 2
Proyecto 4
Total 10 puntos
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INTRODUCCIN
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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
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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
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Clases de Convertidores de Potencia
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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 !!
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Dispositivos semiconductores
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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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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.
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
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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
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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