Electrónica de potencia
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Electrónica de potencia. Es una de las ramas de la ingeniería eléctrica, en ella se combina la energía, la electrónica y el control. Principalmente se usa en fábricas y talleres en los que se controlen equipos consumidores de alta potencia.
Sumario
Historia
La electrónica de potencia tiene sus inicios en el año 1900, con la introducción del rectificador de arco de mercurio. Luego aparecieron, gradualmente, el rectificador de tanque metálico, el rectificador de tubo al alto vacío de rejilla controlada, el ignitrón, el fanotrón y el tiratrón. Estos se aplicaron al control de la energía hasta la década de 1950. Ejemplo de un Tiratrón se muestra en la figura I.
En 1948 se inicia la primera revolución electrónica con la invención del transistor de silicio en los Bell Telephone Laboratories por los señores Bardeen, Brattain y Schockley. Otros de los grandes inventos fue la del transistor de disparo pnpn, que se definio como tiristor o recticador controlado de silicio (SCR por sus siglas en inglés). La segunda revolución electrónica fue en 1958 con el desarrollo del tiristor comercial por General Electric Company. Ese fue el principio de la nueva era de la electrónica de potencia, hasta la fecha se han introducido diversos dispositivos semiconductores de potencia y ténicas de conversión. La revolución de la electrónica de potencia nos está dando la capacidad de dar forma y controlar grandes cantidades de energía con una eficiencia cada vez mayor.
Aplicaciones de la electrónica de potencia
Durante muchos años ha existido la necesidad de controlar la potencia electrónica de los sistemas de tracción y de los controles industriales impulsados por motores eléctricos; esto ha llevado un temprano desarrollo del sistema Ward-Leonard con el objetivo de obtener un voltaje de corriente directa variable para el control de los motores e impulsadores. La electrónica de potencia ha revolucionando la idea del control para la conversión de potencia y para el control de los motores electrónicos.
La electrónica de potencia combina la energía, la electrónica, y el control. El control se encarga del régimen permanente y de las características dinámicas de los sistemas de lazo cerrado. La energía tiene que ver con el equipo de energía de potencia estática y rotativa o giratoria, para la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. La electrónica se ocupa de los dispositivos y circuitos de estado sólidos requeridos en el procesamiento de señales para cumplir con los objetivos de control deseados. La electrónica de potencia se puede definir como la aplicación de electrónica de estado sólidos para el control y la conversión de la energía eléctrica.
La electrónica de potencia se basa, en primer termino, en la conmutación de dispositivos semiconductores de potencia. Con el desarrollo de la tecnología de los semiconductores de potencia, las capacidades del manejo de la energía y la velocidad de conmutación de los dispositivos de potencia se han elevado.
El desarrollo de la tecnologías de los microprocesadores- microcomputadoras tiene un gran impacto sobre el control y la síntesis de la estrategia de control para los dispositivos semiconductores de potencia. El equipo de electrónica de potencia moderno utiliza (1) Semiconductores de potencia, que pueden compararse con el musculo, y (2) microelectrónico, que tiene el poder y la inteligencia del cerebro.
Aplicaciones generales como se muestra en la figura II, en el eje vertical Capacidad en (VA) y en el eje horizontal Frecuencia de operación en (Hz).
Productos donde se aplica la electrónica de potencia
La electrónica de potencia ha alcanzado ya un lugar importante en la tecnología moderna y se utiliza ahora en una gran diversidad de productos de alta potencia, que incluye:
- Controles de calor
- Controles de iluminación
- Controles de motor
- Fuente de alimentación
- Sistema de propulsión de vehículos
- Sistemas de corriente directa de alto voltaje ( HVDC por sus siglas en inglés)
Dispositivos semiconductores de potencia
Para estas aplicaciones se han desarrollado una serie de dispositivos semiconductores de potencia, todos los cuales derivan del diodo o el transistor. Entre estos se encuentran los siguientes:
- Diodos de potencia
- Rectificador controlado de sislicio (SCR en inglés)
- Transistores bipolares de juntura de potencia (BJT)
- MOSFET de potencia
- Transistores bipolares de compuerta aislada(IGBT)
- Transistor de inducción estática(SIT)
Los Tiristores pueden subdividirse en ocho tipos:
- Tiristor de conmutación forzada
- Tiristor conmutado por linea
- Tiristor desactivado por compuerta (GTO)
- Tiristor de conducción inversa (RTC)
- Tiristor de inducción estático (SITH)
- Tiristor desactivado con asistencia de compuerta (GATT)
- Rectificador controlado de silicio fotoactivo (LASCR)
- Tiristor controlado por MOS (MCT)
- Triac
Convertidores de la Energía Eléctrica
Conversión de potencia es el proceso de convertir una forma de energía en otra, esto puede incluir procesos electromecánicos o electroquímicos. Dichos dispositivos son empleados en equipos que se denominan convertidores estáticos de potencia, clasificados en:
- Rectificadores: convierten corriente alterna en corriente continua.
- Inveror: convierten corriente continua en corriente alterna.
- Cicloconversores: convierten corriente alterna en corriente alterna.
- Choppers: convierten corriente continua en corriente continua.
En la actualidad esta disciplina está cobrando cada vez más importancia debido principalmente a la elevada eficiencia de los convertidores electrónicos en comparación a los métodos tradicionales, y su mayor versatilidad. Un paso imprescindible para que se produjera esta revolución fue el desarrollo de dispositivos capaces de manejar las elevadas potencias necesarias en tareas de distribución eléctrica o manejo de potentes motores.
Véase también
Enlaces externos
Fuente
- MUHAMMAD H. RASHID, Electrónica de potencia, Ph.D.,Fellow IEE
