Este documento presenta una introducción a la electrónica de potencia. Explica que estudia los dispositivos semiconductores de potencia, los convertidores de potencia y sus aplicaciones para controlar y convertir la energía eléctrica. Detalla los objetivos de aprender sobre los diferentes tipos de semiconductores, convertidores y sus aplicaciones.

1. ELECTRÓNICA DE POTENCIA
INTRODUCCIÓN A LA 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.

3. BIBLIOGRAFÍA
• 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

4. INTRODUCCIÓN
• 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.

5. INTRODUCCIÓN
• 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.»

6. INTRODUCCIÓN
• 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.

7. INTRODUCCIÓN
• 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.

8. INTRODUCCIÓN
• En general, cualquier conversión de energía eléctrica se puede
realizar por procedimientos electromecánicos o por
procedimientos electrónicos.
31/07/2023
INTRODUCCION 8
Conversión de energía
eléctrica
Procedimientos
electromecánicos
Procedimientos
electrónicos

9. INTRODUCCIÓN
• 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.

10. SISTEMA ELECTRÓNICO 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.

11. SISTEMA ELECTRÓNICO DE POTENCIA

12. DIFERENCIA ENTRE ELECTRÓNICA DE SEÑAL
Y ELECTRÓNICA DE POTENCIA
- 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.

13. DIFERENCIA ENTRE ELECTRÓNICA DE SEÑAL
Y ELECTRÓNICA DE POTENCIA
- 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.

14. SEÑAL VS POTENCIA
31/07/2023
INTRODUCCION 14
Electrónica de Señal
Señal
Entrada
Fuente auxiliar
de potencia
Señaltratada
Salida
• Amplificación
• Ganancia
Potencia
Entrada
Señalde cebado
Potencia
modificada
Salida
Electrónica de Potencia
• Conversión
• Rendimiento

15. ELECTRÓNICA 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.
Electrónica
de potencia
interesa
Rendimiento
Conmutación
Semiconductor como
interruptor
trabajar

16. DEFINICIÓN
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.

17. OBJETIVO DE LA ELECTRÓNICA DE
POTENCIA
• APLICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE ESTADO SÓLIDO
(SEMICONDUCTORES) PARA EL CONTROL Y CONVERSIÓN DE LA
ENERGÍA ELÉCTRICA.

18. ELECTRÓNICA DE POTENCIA

19. ELECTRÓNICA 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.

20. 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.

21. CLASIFICACIÓN
• 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.

22. CLASIFICACIÓN
CA
CA
CC
CC
Rectificador
Inversor
•Troceador
•Regulador CC
•Cicloconvertidor
•Regulador AC

23. CLASIFICACIÓN

24. CLASIFICACIÓN
• 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).

25. CLASIFICACIÓN
• 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.

26. CAMPOS DE APLICACIÓN
• 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.

27. CAMPOS DE APLICACIÓN
• 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.

28. CAMPOS DE APLICACIÓN
• 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.

29. CAMPOS DE APLICACIÓN
• 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.

30. CAMPOS DE APLICACIÓN
•Troceadores:
•Alimentación y control de motores de continua.
•Alimentación de equipos electrónicos a partir de
baterías o fuentes autónomas de corriente continua.

31. ALGUNOS EJEMPLOS

32. COMPONENTES BASE DE LA ELECTRÓNICA
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)

33. COMPARATIVA

34. 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.