Panormica actual de la Electrnica de Potencia

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Panorámica actual de la Electrónica de Potencia
Javier Sebastián Universidad de Oviedo
Universidad Alfonso X el Sabio Villanueva de la
Cañada, 5 de Mayo de 1997
2
Qué es la Electrónica de Potencia?
3
Tipos de electrónica
4

• Electrónica de comunicaciones

5
Electrónica Analógica
6
Electrónica Digital
7
Instrumentación Electrónica,Bioelectrónica...
8
Electrónica de Dispositivos y Microelectrónica
9
Electrónica de Potencia

• Transformar el aspecto de la energía eléctrica
  usando dispositivos y circuitos electrónicos

• Dispositivos
• Circuitos
• Aplicaciones

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Dispositivos Electrónicos

• Sin control Diodos
• Con control de encendido Tiristores
• Con control total Transistores

Dispositivos Pasivos

• Transformadores
• Bobinas
• Condensadores

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Diodos de Potencia

• Diodos de tres capas
• Mayor sección
• Problemas de velocidad
• Problemas térmicos

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Tiristor SCR

• Sólo control de encendido
• Muy robustos
• Baja frecuencia
• Tecnología muy madura

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Triac

• Sólo control de encendido
• Conducción bidireccional
• Baja frecuencia
• Tecnología muy madura

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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

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GTO

• Control de encendido y apagado (difícil)
• Muy robustos
• Baja frecuencia (mayor que los SCRs)

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Transistor bipolar

• Control de encendido y apagado (dificultad media)
• Robustos
• Media frecuencia (mayor que los SCRs y los GTOs)

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MOSFET de potencia

• Fácil control de encendido y apagado
• Alta frecuencia (mayor que los otros)
• Resistivo en conducción

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IGBT

• Fácil control de encendido y apagado
• Frecuencia entre BJT y MOSFET
• Casi como un BJT en conducción

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Potencia vs. frecuencia
20
Montaje (I)
21
Montaje (II)
22
Montaje (III)
23
Condensadores

• Electrolíticos
• Plástico
• Cerámicos
• Teflón, mica. etc

24
Transformadores de alta frecuencia
25
Otros componentes específicos

• Radiadores
• Ventiladores
• Fusibles
• Redes de protección (snubbers)
• Varistores

26
Hacia dónde tienden los dispositivos de potencia?
27
Tendencia en materiales semiconductores
28
Tendencia en materiales semiconductores
29
Evolución temporal de los principales dispositivos
30
Aumento de la potencia
31
Tendencias en diodos
32
Tendencias en MOSFET
33
Resistencia específica en conducción
VDS max50V
34
Tiristor controlado por MOS (MCT)
35
Otro MCT el tiristor de emisor conmutado (EST)
36
Tiristor controlado de doble puerta (otro MCT)
37
Caída de tensión en conducción
38
El transistor estático de inducción (SIT)
39
El tiristor estático de inducción (SITH)
40
Transformador plano
41
Transformadores planos enconvertidores de perfil
bajo
42
Materiales para componentes pasivos

• Condensadores cerámicos multicapa vs. nuevos
  plásticos
• Ultracondensadores vs. baterías
• Materiales magnéticos nuevas ferritas MnZn y
  NiZn vs. materiales férricos amorfos

43
Convertidores electrónicos de potencia
44
Tipos de convertidores electrónicos de potencia
45
Rectificadores (ejemplos)
Trifásicos
46
Convertidores CC/CC (ejemplos I)
47
Convertidores CC/CC ( II )
48
Convertidores CC/CC ( III )
49
Inversores (I)
Puente trifásico con IGBTs
50
Inversores (II)
Puente trifásico con GTOs alimentado en corriente
51
Inversores (III)
52
Aplicaciones conexión de varios convertidores (I)
A
B
A
Fuente conmutada
B
53
Otros ejemplos (II)
A
Motor
B
Accionador de alterna
54
Otros ejemplos (III)
Balastro electrónico
55
Otros ejemplos (IV)
56
Otros ejemplos (V)
57
Otros ejemplos (VI)
58
Aplicaciones de un único convertidor (ejemplo I)
59
Aplicaciones de un único convertidor (ejemplo II)
60
Hacia dónde tienden los circuitos y las
aplicaciones?
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Sistemas de alimentación

• Normativa sobre armónicos de BF
• Normativa sobre EMI
• Mejora del empaquetado
• Conmutaciones suaves a frecuencia constante
• Rectificación síncrona

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Corrección del factor de potencia
63
Conmutación suave y bajo EMI
Conv. directo con enclavamiento activo
Tensión en el transformador
64
Otro ejemplo
Convertidor medio puente con control
complementario
Tensión en el transformador
65
Rectificadores síncronos
66
Rectificación síncrona autoexcitada (VSALIDAlt5V)
(I)
67
Rectificación síncrona autoexcitada (VSALIDAlt5V)
(II)También en rectificadores de media onda
68
Iluminación electrónica

• Sustitución de transformadores de 50 Hz
• Ahorro de energía
• Encendido rápido
• Sin efecto estroboscópico
• Uso de focos luminosos difíciles
• Focos luminosos inteligentes

69
Balastro electrónico con corrección del factor de
potencia
70
Balastro electrónico para lámpara de alta
intensidad de descarga
71
Caldeo por inducción la cocina de inducción
72
Tipos de motores eléctricos (punto de vista del
accionador)

• Motores de colector (CA y CC)
• Motores asíncronos o de inducción
• Motores síncronos

• Rotor de imanes permanentes
• De reluctancia

• Excitación senoidal
• Excitación trapezoidal

73
Accionador con frenado regenerativo para motor de
inducción
74
Accionador sin frenado regenerativo para motor de
inducción
75
Accionador con bus resonante para motor de
inducción
76
Accionador para motor de continua sin escobillas
77
Motor de reluctancia variable
78
Accionador para motor de reluctancia variable
79
La mayor aplicación futura?
80
Dónde se puede encontrar la información sobre
los nuevos avances?
81
Congresos internacionales (I)

• IEEE Power Electronics Specialists
  Conference(PESC)
• IEEE Applied Power Electronics Conference (APEC)
• IEEE Industry Applications Society Annual Meeting
  (IASAM)

82
Congresos internacionales (II)

• IEEE International Telecommunications Energy
  Conference (INTELEC)
• IEEE International Conference on Industrial
  Electronics Control and Instrumentation (IECON)
• IEEE International Power Electronics Congress
  (CIEP)

83
Congresos internacionales (III)

• European Conference on Power Electronics and
  Applications (EPE)
• Power Electronics Drives Motion Contol (PCIM)
• IEE International Conference on Power Electronics
  and Variable Speed Drives (PEVD)

84
Revistas internacionales (I)

• IEEE Transactions on Power Electronics
• IEEE Transactions on Industry Applications
• IEEE Transactions on Industrial Electronics
• IEEE Transactions on Aerospace and Electronic
  Systems

85
Revistas internacionales (II)

• IEEE Transactions on Electron Devices
• IEE Proceedings, part B
• European Power Electronics and Drives
• Power Conversion and Intelligent Motion Europe
  Magazine

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Muchas gracias por su atención y quedo a su
disposición para contestar sus preguntas
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(No Transcript)