Electrónica de Potencia - UTA

1 1 Universidad de Tarapac electr nica de Potencia Autores: RA L SANHUEZA HORMAZ BAL RAM N GUIRRIMAN CARRASCO Escuela Universitaria de ingenier a El ctrica - electr nica Arica - Chile 2014 2 TABLA DE CONTENIDO P gina LISTA DE TABLAS .. 5 LISTA DE FIGURAS .. 6 INTRODUCCI N .. 10 DESCRIPCI N DE LA ASIGNATURA .. 11 PROGRAMA DE LA ASIGNATURA .. 12 Unidad I Conceptos b sicos de circuitos el ctricos .. 17 Introducci n .. 17 Potencia y t rminos de Potencia .

2 18 Series de Fourier .. 21 Factores que cuantifican el contenido arm nico .. 22 Potencia en sistemas no lineales .. 23 Unidad II Fundamentos de la electr nica de Potencia .. 26 Introducci n .. 26 Aplicaciones .. 27 Aplicaciones t picas de la electr nica de Potencia .. 27 El Conversor de Potencia .. 29 Dispositivos semiconductores de Potencia .. 30 Conmutaci n .. 37 Modelamiento termal y disipador de calor .. 40 Unidad III Conversores AC-DC, rectificadores .. 43 Introducci n .. 43 Rectificador monof sico no controlado de media onda, carga R.

3 45 Rectificador monof sico no controlado de media onda, carga RL .. 46 Rectificador monof sico no controlado de media onda, carga R-E .. 47 Rectificador monof sico no controlado de media onda, carga RL-E .. 48 Rectificador monof sico no controlado de media onda, carga RL-D .. 49 Rectificador monof sico media onda: Efecto inductancia de la fuente .. 50 Rectificador puente monof sico: Carga altamente inductiva .. 51 Rectificador monof sico: Efecto de la inductancia de la fuente .. 53 Rectificador trif sico no controlado de media onda: (3 pulsos).

4 56 Rectificador trif sico de media onda: Efecto inductancia de la fuente .. 57 Rectificador trif sico no controlado onda completa: (6 pulsos) .. 58 Rectificador trif sico onda completa: Efecto inductancia de la fuente .. 60 Esquema de control rampa .. 61 Rectificador monof sico de media onda, carga R .. 62 3 Rectificador monof sico controlado de media onda, carga L .. 63 Rectificador monof sico de media onda, carga RL .. 64 Rectificador monof sico de media onda, carga RE .. 65 Rectificador monof sico de media onda, carga LE.

5 66 Rectificador monof sico de media onda, carga RLE .. 67 Rectificador monof sico controlado onda completa, carga resistiva .. 68 Rectificador monof sico controlado onda completa, carga RL .. 69 Rectificador monof sico controlado onda completa, carga RLD .. 70 Rectificador monof sico controlado onda completa, carga RLE .. 71 Rectificador monof sico controlado onda completa, carga RLE .. 73 Rectificador monof sico: Efecto inductancia de la fuente, Ls 0.. 74 Rectificador trif sico controlado de media onda, carga 76 Rectificador trif sico controlado onda completa, carga 77 Rectificador trif sico controlado onda completa, carga RLE.

6 79 Rectificador trif sico controlado onda completa, modo inversor .. 80 Unidad IV Conversores AC-AC, reguladores de CA y cicloconversores .. 82 Introducci n .. 82 Conversi n AC-AC directa .. 83 Controlador de voltaje monof sico .. 84 Controlador de voltaje trif sico, carga monof sica .. 85 Controlador de voltaje trif sico con carga trif sica .. 86 Cicloconversor monof sico .. 87 Unidad V Conversores DC-DC, fuentes conmutadas .. 92 Introducci n .. 92 Conversor reductor (Buck) .. 94 Conversor elevador (Boost) .. 100 Conversor reductor - elevador (Buck-Boost).

7 105 Conversor puente .. 111 Unidad VI Conversor DC-AC, inversores .. 114 Introducci n .. 114 Inversor onda cuadrada monof sico .. 116 Inversor onda cuadrada trif sico .. 120 Inversor con cancelaci n de voltaje .. 126 Inversor de media onda, modulaci n por ancho de pulso .. 128 Inversor monof sico onda completa, modulaci n PWM bipolar .. 132 Inversor monof sico onda completa, modulaci n PWM monopolar .. 134 Inversor trif sico, modulaci n PWM .. 135 Inversor con eliminaci n de arm nicas .. 137 Inversor con modulaci n delta (hist resis).

8 138 Anexo I Pruebas ltimos a os .. 140 Anexo II Plantilla rectificaci n .. 184 Anexo III Simulaci n en PSIM .. 186 4 Anexo IV Problemas resueltos .. 191 Anexo V Laboratorios .. 229 5 LISTA DE TABLAS Tabla P gina Tabla P rdidas de conmutaci n para distintos tipos de transiciones .. 39 Tabla Componentes arm nicos puente monof sico, modulaci n 130 Tabla Inversor trif sico arm nicos, modulaci n PWM.

9 136 6 LISTA DE FIGURAS Figura P gina Figura Triangulo de Potencia en una carga R-L .. 18 Figura Circuito resistivo simple .. 19 Figura Circuito R-L sinusoidal .. 20 Figura Descomposici n en Serie de Fourier .. 21 Figura Se al de rectificaci n de media onda .. 23 Figura Se ales de voltaje sinusoidal y corriente rectangular .. 24 Figura Se ales de corriente de primer arm nico.

10 25 Figura Esquema general de un conversor de energ a el ctrica .. 26 Figura Empleo de la energ a el ctrica .. 27 Figura Accionamiento para el control de la velocidad .. 27 Figura Alimentaci n de un computador port til .. 28 Figura Alimentaci n del sistema el ctrico de un sat lite.. 28 Figura Veh culo el ctrico y su sistema de accionamiento.. 29 Figura Diagrama general del conversor de Potencia .. 29 Figura Conversores electr nicos de Potencia .. 30 Figura Dispositivos semiconductores de Potencia .. 31 Figura Simbolog a y caracter stica est tica del diodo.