Convertidores de Electrónica de Potencia

La electrónica de potencia consisten en uno o más convertidores de potencia, que gobiernan la transferencia de energía. El convertidor es la clasificación más básica en un sistema de potencia.

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En general, un convertidor controla y moldea la magnitud eléctrica de entrada Vi, frecuencia fi y número de fases, en una magnitud eléctrica de salida Vo, frecuencia de salida fo y numero de fases. La potencia puede fluir de forma reversible, cambiándose los papeles de entrada y salida.

Es un hecho que la Electrónica de Potencia es una disciplina emergente dentro de la Electrónica. Su utilización se extiende de forma amplia en sectores tales como el residencial, la industria, sector aeroespacial o militar.

El papel de los convertidores en Electrónica de Potencia

Recientemente la electrónica de potencia ha venido ganando con un especial significado en relación a la conservación de la energía y el control del medio ambiente. La concepción de esta asignatura está basada en la descripción de los principales sistemas que se encargan de procesar la energía eléctrica.

Dado que el desarrollo de esta disciplina es constante, debido a que está ligada al crecimiento del campo de aplicación y a la mejora de los semiconductores de potencia; el objetivo es presentar las estructuras de los convertidores estáticos, sus características y sus campos de aplicación.

Tipos de convertidores por función

De manera general se puede abordar el estudio de los distintos convertidores en función de los cuatro tipos de conversión posibles:

• Alterna-continua.
• Alterna-alterna.
• Continua-alterna.
• Continua-continua.

Desde el punto de vista real, dado que el funcionamiento del sistema encargado de transformar el tipo de “presentación” de la energía eléctrica viene condicionado por el tipo de energía disponible en su entrada; se ha adoptado como criterio para la estructuración del programa de la asignatura: Clasificar los convertidores estáticos de energía en función del tipo de energía eléctrica que los alimenta, tal y como se muestra en la siguiente figura:

Tipos de convertidor por determinantes

Existen muchos tipos de clasificaciones, las cuales incluyen como características determinantes :

• El tipo de semiconductor utilizado.
• El modo de conmutación
• El tipo de aplicación.

Tipo de convertidor por conmutación

Ahora, atendiendo al tipo de conmutación se obtiene la siguiente clasificación de convertidores de potencia

• Conmutación natural: Cuando la fuente de tensión primaria, presente a uno de los lados del convertidor, facilita el paso a corte de los semiconductores. Además dichos semiconductores pasan a conducción en fase con la frecuencia de la tensión de entrada (Rectificadores, Reguladores de corriente alterna y Cicloconvertidores).

• Conmutación forzada: Cuando los conmutadores controlables son llevados a corte y a conducción a frecuencias mayores que la frecuencia de la red. (Troceadores, Inversores y Onduladores autónomos).

Tipos de conmutación

De las clasificaciones anteriores se pueden extraer las características básicas de cada uno de los convertidores mencionados:

Rectificador no controlado: Transforma la corriente alterna de voltaje constante en corriente continua de voltaje constante. Formado por diodos, constituyen montajes irreversibles.

Rectificador controlado: Transforma la corriente alterna de voltaje constante en corriente continua de voltaje variable. Formado por tiristores. El montaje puede ser reversible, denominándose inversor no autónomo.

Reguladores de AC: Transforman la corriente alterna de voltaje constante en corriente alterna de voltaje variable y de la misma frecuencia

Cicloconvertidores: Reguladores de alterna o convertidores directos alterna/alterna de distinta frecuencia.

Ondulador autónomo o Inversor: Transforman una corriente continua en corriente alterna de frecuencia fija o variable.

Troceador o «chopper»: Transforma corriente continua de voltaje constante en corriente continua de voltaje variable.

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