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1. ELECTRONICA DE
POTENCIA
INTRODUCCION A LA
ELECTRONICA DE POTENCIA
Electrónica de Potencia

2. OBJETIVOS DE LA MATERIA
• Adquirir una perspectiva de la electrónica de potencia.
• Adquirir conocimientos de los diversos tipos de
semiconductores de potencia y sus características.
• Conocer los distintos tipos de aplicaciones de los
dispositivos de potencia.
• Aprender y comprender el principio de funcionamiento y
aplicaciones de los convertidores de potencia.
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INTRODUCCION 2
Electrónica de Potencia

3. FORMA DE EVALUACION
•Prácticos escritos para la casa.
•Prácticas de laboratorio (Virtual y Físico).
•Trabajos de investigación (en forma
grupal).
•Exámenes Parciales.
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INTRODUCCION 3
Electrónica de Potencia

4. BIBLIOGRAFIA
• Daniel W. Hart, “Electrónica de Potencia”, Editorial
Prentice Hall.
• Muhammad Rashid, “Electrónica de Potencia”, Pearson
Education.
• Ned Mohan, “Electrónica de Potencia”, Prentice Hall.
• Ned Mohan, “First Course on Power Electronics and Drives
”, NMPERE Editions, 2003
• Apuntes “Extras” proporcionados por el docente.
• Thyristor Devices Data . www.onsemi.com 26/07/2022
INTRODUCCION 4
Electrónica de Potencia

5. INTRODUCCION
•Cada vez mayor demanda de control de energía
eléctrica en distintas áreas de la tecnología como
fuente primaria de energía (ejemplo área
industrial).
•La electrónica de potencia ha revolucionado el
concepto de control de la potencia de conversión
de energía.
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INTRODUCCION 5
Electrónica de Potencia

6. INTRODUCCION
•Cada vez son más los dispositivos y sistemas que en
una o varias de sus etapas son accionados por energía
eléctrica.
•Los accionamientos consisten, en general, en
procesos que transforman la energía eléctrica en otro
tipo de energía, o en el mismo tipo, pero con
diferentes características.
•Los encargados de realizar dichos procesos son los
llamados «Sistemas de Potencia.»
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INTRODUCCION 6
Electrónica de Potencia

7. INTRODUCCION
•Las aplicaciones de la electrónica estuvieron
limitadas durante mucho tiempo a las técnicas de alta
frecuencia (emisores, receptores, etc.)
•En la evolución de la electrónica industrial, las
posibilidades estaban limitadas por la falta de
fiabilidad de los elementos electrónicos entonces
disponibles.
•Esta fiabilidad era insuficiente para responder a las
altas exigencias que se requerían en las nuevas
aplicaciones del campo industrial.
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INTRODUCCION 7
Electrónica de Potencia

8. INTRODUCCION
•Aparición en la década de los 60 de los
dispositivos semiconductores de potencia
(diodos, transistores, y sobre todo los tiristores).
•Respondían a las exigencias industriales (alta
fiabilidad, dimensiones reducidas, insensibilidad a
las vibraciones mecánicas, etc.)
•La electrónica de potencia hizo progresos
increíbles, permitiendo su aplicación en procesos
cada vez más complejos, destinados a la
administración de la energía eléctrica.
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INTRODUCCION 8
Electrónica de Potencia

9. INTRODUCCION
En general, cualquier conversión de energía eléctrica se
puede realizar por procedimientos electromecánicos o por
procedimientos electrónicos.
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INTRODUCCION 9
Conversión de energía
eléctrica
Procedimientos
electromecánicos
Procedimientos
electrónicos
Electrónica de Potencia

10. INTRODUCCION
• MEDIOS ELECTROMECANICOS:
• Utilización de elementos electromecánicos como ser
Relés, contactores, etc.
• Entre sus inconvenientes se pueden mencionar:
• Voluminosos.
• Ruidosos.
• Tiempo de vida limitado.
• Al tener elementos móviles producen arco eléctrico durante
la conmutación.
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INTRODUCCION 10

11. INTRODUCCION
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INTRODUCCION 11
Procedimientos
Electromecánicos
Procedimientos
Electrónicos
 Menor robustez eléctrica, al disponer de
menor capacidad para soportar
sobretensiones y sobrecorrientes.
 Mayor coste para algunas de sus
aplicaciones.
• Mayor flexibilidad y más posibilidades de control.
• Mayor estabilidad y mayor rapidez de respuesta,
• Menor mantenimiento
• Mayor vida media y mayor fiabilidad.
• No producción del arco eléctrico.

12. SISTEMA ELECTRONICO DE
POTENCIA
• Consta de dos partes fundamentales:
1. Un circuito de Potencia, compuesto de semiconductores
de potencia y elementos pasivos, que liga la fuente
primaria de alimentación con la carga.
2. Un circuito de mando, que elabora la información
proporcionada por el circuito de potencia y genera unas
señales de excitación que determinan la conducción de
los semiconductores controlados con una fase y
secuencia conveniente.
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INTRODUCCION 12
Electrónica de Potencia

13. SISTEMA ELECTRONICO DE
POTENCIA
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INTRODUCCION 13
Circuito de potencia y circuito de mando
Electrónica de Potencia

14. 26/07/2022
INTRODUCCION 14
CIRCUITO DE
POTENCIA
Energía Eléctrica
de entrada carga
Alimentación. Infor.
Señales de mando
CIRCUITO DE MANDO
Circuito de Disparo
y bloqueo
Circuito de Control

15. DIFERENCIA ENTRE ELECTRONICA DE
SEÑALY ELECTRONICA DE POTENCIA
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INTRODUCCION 15
-En la Electrónica de señal lo que interesa es la relación entre las señales de entrada
y salida, examinando posteriormente la potencia suministrada por la fuente auxiliar
que requiere para su funcionamiento.
-La función de base es la amplificación y la principal característica es la ganancia.
Electrónica de Potencia

16. DIFERENCIA ENTRE ELECTRONICA DE
SEÑALY ELECTRONICA DE POTENCIA
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INTRODUCCION 16
-En la Electrónica de Potencia, el concepto principal es el rendimiento.
-Es necesario trabajar en régimen de conmutación, siendo el componente
de base el semiconductor quien trabaja como interruptor.
Electrónica de Potencia

17. SEÑALVS. POTENCIA
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INTRODUCCION 17
Electrónica de Señal
Señal
Entrada
Fuente auxiliar
de potencia
Señal tratada
Salida
• Amplificación
• Ganancia
Potencia
Entrada
Señal de cebado
Potencia
modificada
Salida
Electrónica de Potencia
• Conversión
• Rendimiento

18. ELECTRONICA DE POTENCIA
• El componente trabajando en conmutación deberá
cumplir con los siguientes requisitos:
• Tener dos estados claramente definidos, uno de alta impedancia
(bloqueo) y otro de baja impedancia (conducción).
• Poder controlar el paso de un estado a otro con facilidad y con
pequeña potencia de control.
• Ser capaz de soportar altas tensiones cuando está bloqueado y
grandes intensidades, con pequeñas caídas de tensión entre sus
extremos, cuando está en conducción.
• Rapidez en el paso de un estado a otro.
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INTRODUCCION 18
Electrónica
de potencia
interesa
Rendimiento
Conmutación
Semiconductor como
interruptor
trabajar
Electrónica de Potencia

19. DEFINICION
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INTRODUCCION 19
Es la parte de la electrónica encargada del estudio de
dispositivos, circuitos, sistemas y procedimientos para el
procesamiento, control y conversión de la energía eléctrica.
Electrónica de Potencia

20. OBJETIVO DE LA ELECTRONICA
DE POTENCIA
Aplicación de los dispositivos de estado
sólido (semiconductores) para el control y
conversión de la energía eléctrica.
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INTRODUCCION 20

21. ELECTRONICA DE POTENCIA
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INTRODUCCION 21
Disciplina: Entre electrotecnia y electrónica.
Objetivo: Control de transferencia de energía eléctrica con el
máximo rendimiento posible.
Líneas de estudio:
 De componentes.
 De estructuras.
Trabajo en conmutación: Justificado, debido al empleo de
elevadas tensiones e intensidades, que en zona lineal
implicarían gran disipación de calor (pérdidas).

22. ELECTRONICA DE POTENCIA
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INTRODUCCION 22

23. ELECTRONICA DE POTENCIA
• Se puede decir que sirve como interfaz entre la fuente de
energía eléctrica y la carga eléctrica.
• La tarea de la electrónica de potencia es procesar y
controlar el flujo de potencia proveyendo voltajes y
corrientes en una forma que se adapte óptimamente a la
carga.
• Es una tecnología de naturaleza interdisciplinar.
• Es una tecnología de soporte, ya que está presente en la
mayoría de los equipos eléctricos y electrónicos.
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INTRODUCCION 23

24. CIRCUITOS CONVERTIDORES
• Circuito que convierte una fuente primaria en
otra secundaria.
• La fuente secundaria puede ser:
• De distinta naturaleza.
• De la misma naturaleza pero con características
diferentes.
• Conversión en función a los requerimientos de la
carga.
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INTRODUCCION 24

25. CLASIFICACION
• De manera general se puede abordar el estudio
de los distintos convertidores en función de los
cuatro tipos de conversión posibles:
1. Conversión alterna – continua.
2. Conversión alterna – alterna.
3. Conversión continua – alterna.
4. Conversión continua – continua.
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INTRODUCCION 25
Electrónica de Potencia

26. CLASIFICACION
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INTRODUCCION 26
CA
CA
CC
CC
Rectificador
Inversor
•Troceador
•Regulador CC
•Cicloconvertidor
•Regulador AC
Electrónica de Potencia

27. CLASIFICACION
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INTRODUCCION 27
Clasificación y ejemplos de convertidores estáticos de energía eléctrica.
Electrónica de Potencia

28. CLASIFICACION
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INTRODUCCION 28
Existen muchos tipos de clasificaciones, las cuales incluyen como características
determinantes :
•El tipo de semiconductor utilizado.
•El modo de conmutación
•El tipo de aplicación.
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.
(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).
Electrónica de Potencia

29. CLASIFICACION
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INTRODUCCION 29
De las clasificaciones anteriores se pueden extraer las características básicas de
cada uno de los convertidores mencionados:
a) Rectificador no controlado: Transforma la corriente alterna de voltaje
constante
en corriente continua de voltaje constante. Formado por diodos.
b) Rectificador controlado: Transforma la corriente alterna de voltaje constante
en
corriente continua de voltaje variable. Formado por tiristores.
c) Reguladores de AC: Transforman la corriente alterna de voltaje constante en
corriente alterna de voltaje variable y de la misma frecuencia
d) Cicloconvertidores: Reguladores de alterna o convertidores directos
alterna/alterna de distinta frecuencia.
e) Ondulador autónomo o Inversor: Transforman una corriente continua en
corriente alterna de frecuencia fija o variable.
f) Troceador o "chopper": Transforma corriente continua de voltaje constante
en corriente continua de voltaje variable.
Electrónica de Potencia

30. CAMPOS DE APLICACION
•En general, los sistemas de potencia se
utilizan para accionar cualquier dispositivo
que necesite una entrada de energía
eléctrica distinta a la que suministra la
fuente de alimentación primaria.
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INTRODUCCION 30
Electrónica de Potencia

31. CAMPOS DE APLICACION
•Rectificadores:
•Alimentación de todo tipo de sistemas electrónicos,
donde se necesite energía eléctrica en forma de
corriente continua.
•Control de motores de continua utilizados en procesos
industriales
•Transporte de energía eléctrica en c.c. y alta tensión.
•Cargadores de baterías.
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INTRODUCCION 31
Electrónica de Potencia

32. CAMPOS DE APLICACION
•Reguladores de alterna:
•Calentamiento por inducción.
•Control de iluminación.
•Control de velocidad de motores de inducción.
•Cambiadores de frecuencia:
•Enlace entre dos sistemas energéticos de corriente
alterna no sincronizados.
•Alimentación de aeronaves o grupos electrógenos
móviles. 26/07/2022
INTRODUCCION 32
Electrónica de Potencia

33. CAMPOS DE APLICACION
•Inversores:
•Accionadores de motores de corriente alterna en todo
tipo de aplicaciones industriales.
•Convertidores corriente continua en alterna para
fuentes no convencionales, tales como la fotovoltaica
o eólica.
•SAI o UPS.
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INTRODUCCION 33
Electrónica de Potencia

34. CAMPOS DE APLICACION
•Troceadores:
•Alimentación y control de motores de
continua.
•Alimentación de equipos electrónicos a partir
de baterías o fuentes autónomas de corriente
continua.
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INTRODUCCION 34
Electrónica de Potencia

35. ALGUNOS EJEMPLOS
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INTRODUCCION 35
Electrónica de Potencia

36. VISION INTERDISCIPLINAR
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INTRODUCCION 36
La evolución de la Electrónica de Potencia a través de los años, ha desembocado en el
concepto actual de la disciplina Electrónica de Potencia como la síntesis de múltiples
disciplinas tecnológicas.
ELECTRONICA
DE
POTENCIA
C.A.D.
Circuitos VLSI
Componentes
semiconductores
de potencia.
Circuitos
convertidores
Máquinas
eléctricas
Electrónica Analógica
y digital
Microcomputadores
Teoría de Control

37. VISION INTERDISCIPLINAR
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INTRODUCCION 37

38. COMPONENTES BASE DE LA
ELECTRONICA DE POTENCIA
• Los componentes semiconductores de potencia que
vamos a caracterizar se pueden clasificar en tres
grupos de acuerdo a su grado de controlabilidad:
• Diodos: Estado de ON y OFF controlables por el circuito de
potencia.
• Tiristores: Fijados a ON por una señal de control pero
deben conmutar a OFF mediante el circuito de potencia.
• Conmutadores Controlables: Conmutados a ON y a OFF
mediante señales de control.(BJT, MOSFET, GTO, IGBT's)
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INTRODUCCION 38

39. COMPARATIVA
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INTRODUCCION 39
Electrónica de Potencia

40. NUEVASY EMERGENTES AREAS DE
APLICACION
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INTRODUCCION 40
ELECTRÓNICA
DE POTENCIA
EFICIENCIA
ENERGÉTICA
ELECTRÓNICA
PORTÁTIL
2ª REVOLUCIÓN
INDUSTRIAL
MEDIO-AMBIENTE
• Balastos electrónicos
• Almacenadores magnéticos
• Sistemas de transmisión
HVDC, HVAC
• Comunicación sin cable
• Equipos con baterías
• Control de emisiones
• Calidad de la Potencia consumida
• Vehículos eléctricos / híbridos
• Calentamiento por Inducción
• Automatización de empresas
• Robótica
• Control de velocidad variable

41. FUERZAS IMPULSORA DE
LA E.P.
• CONDICIONANTES MEDIOAMBIENTALES:
• Ahorro Energético => Mejoras en el rendimiento del
equipo:
• Topologías de convertidores con menores pérdidas.
• Componentes pasivos y activos optimizados.
• Métodos avanzados de control.
• Mejoras en la calidad de la potencia:
• Baja emisión de interferencias electromagnéticas => cumplimiento
de estándares EMC.
• Baja polución de la red de suministro => reducción de armónicos.
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INTRODUCCION 41

42. FUERZAS IMPULSORA DE
LA E.P.
• CONDICIONANTES DE FIABILIDAD
• Alta Disponibilidad:
• Operación ininterrumpida, tolerancia a fallos.
• Mejoras en la fiabilidad de los componentes.
• Mejoras en la fiabilidad de los sistemas.
• Bajo Mantenimiento:
• Inteligencia y controlabilidad de los equipos.
• Comunicaciones para conocimiento del estado del equipo y su
parametrización.
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INTRODUCCION 42

43. FUERZAS IMPULSORA DE
LA E.P.
• CONDICIONANTES DETAMAÑOY PESO
• Nuevas topologías con pérdidas reducidas.
• Uso de nuevos materiales.
• Integración monolítica.
• Estructuras embebidas.
• Nuevas técnicas de encapsulado.
• CONDICIONANTES DE COSTOS
• Nuevas técnicas de fabricación.
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INTRODUCCION 43

44. CONCLUSIONES
•Aplicaciones cada vez mayores en el campo de la
industria y en otras áreas de la tecnología.
•Continua mejora en las características de los
dispositivos semiconductores y aparición de
nuevos con mejores características.
•Aparición de nuevas tecnologías en el campo de
la electrónica de potencia.
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INTRODUCCION 44

45. RECOMENDACIONES
Toma en clase nota de aquellos conceptos más
importantes que crees conveniente sobre las
exposiciones del docente.
Aprende a seleccionar la información adecuada.
No dejes para el final el estudio, y así no te
abrumarás con tanta información. Es tarea diaria o
semanal, analizar la información dada, estudiarla, y
si no entiendes algo, pregunta a tu docente.
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INTRODUCCION 45

46. 26/07/2022
INTRODUCCION 46
Dónde se puede
encontrar la información
sobre Características,
aplicaciones y los
nuevos avances?

47. 26/07/2022
INTRODUCCION 47
Fabricantes y distribuidores
International rectifier: (My Power home) http://www.irf.com
(diseño on-line)
National semiconductor ( Webench. Simulación on-line)
http://www.national.com
www.onsemi.com
www.teccor.com
www.powerdesign.com
Semikron www.semikron.com
Motorola: www.mot-sps.com/scg
SGS-Thompson: www.st.com