Electrónica de potencia

Robert Piqué López, Eduard Ballester Portillo

• Publisher: Marcombo
• Year: 2012
• ISBN:
  9788426718730
• Edition: 1
• Topic: Technology & Engineering
• Subtopic: Electrical Engineering & Telecommunications
• Index: Technology & Engineering

La Electrónica de Potencia es una disciplina que trata de la conversión estática de la energía eléctrica y que, actualmente, adquiere una relevancia fundamental en las sociedades avanzadas puesto que permite optimizar el rendimiento de estas conversiones energéticas y también, un diseño más sostenible. Este texto está elaborado a partir de unos contenidos que pueden ser impartidos en asignaturas de las nuevas titulaciones de grado en ingenierías de la rama industrial, como la Electricidad y la Electrónica Industrial y Automática. Está pues pensado para los estudiantes de dichas titulaciones. Los contenidos teóricos responden a los objetivos cognoscitivos fijados en cada capítulo y se consolidan mediante ejercicios resueltos. Una primera parte (capítulos 1 a 3) se dedica a la introducción a la Electrónica de Potencia y contempla sus ámbitos de aplicación, las herramientas teóricas que se utilizan a lo largo del texto y el estudio detallado y sistemático de los interruptores y del proceso de conmutación. La segunda parte del texto (capítulos 4 a 7) se dedica a las estructuras fundamentales de conversión estática CC/CC, CC/CA, CA/CC y CA/CA. Se dedica el último capítulo (tercera parte) a una introducción al control en lazo cerrado de los convertidores estáticos, abriendo la posibilidad de una continuidad en la profundización en esta disciplina. Eduard Ballester Portillo y Robert Piqué López son doctores ingenieros industriales y están adscritos al Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Politécnica de Cataluña. Tienen una dilatada experiencia profesional y docente en Electrónica de Potencia. Ejercen sus actividades académicas como catedráticos en la Escuela Industrial de Barcelona y como miembros de la Unidad de Investigación y de Transferencia de Tecnología en Electrónica de Potencia y Accionamientos Eléctricos.

II-CONVERTIDORES ESTÁTICOS ESTRUCTURAS

4 Convertidores continua-continua

Resumen

El capítulo 4 está dedicado al estudio de los convertidores continua-continua o troceadores, convertidores estáticos que procesan energía eléctrica a partir de una fuente de continua (valor medio distinto de cero) de acuerdo a las necesidades de una carga.

Se inicia el estudio con el análisis de las cuatro estructuras básicas de los troceadores no reversibles o troceadores de un cuadrante (véase el apartado 1.2.2), considerándolos como cuadripolos que enlazan fuentes de distinta o igual naturaleza (de tensión o corriente).

Se estudian los diferentes troceadores de un cuadrante, sin aislamiento galvánico, considerando en la entrada y salida de los mismos, redes cercanas a la realidad.

Se estudian los troceadores reversibles en tensión o/y en corriente (trocea-dores de dos y cuatro cuadrantes) sin aislamiento galvánico.

Por último, se estudian los troceadores con aislamiento galvánico.

El capítulo finaliza con una comparación entre las diversas estructuras estudiadas y unos comentarios sobre el control de los convertidores CC-CC.

Objetivos del capítulo

Al finalizar el presente capítulo el lector será capaz de:

• Reconocer las diferentes estructuras básicas de los convertidores continua-continua.
• Elegir la estructura adecuada de convertidor continua-continua a partir las especificaciones técnicas impuestas por las redes de entrada y salida.
• Analizar las diferentes estructuras de troceadores sin aislamiento galvánico, de un cuadrante.
• Analizar las diferentes estructuras de troceadores sin aislamiento galvánico, de dos y cuatro cuadrantes.
• Analizar las diferentes estructuras de troceadores con aislamiento galvánico.

4.1. Introducción. Clasificación

Se denomina troceador al convertidor directo continua-continua (chopper en inglés, hacheur en francés). Como circuito eléctrico se trata de un cua-dripolo que enlaza dos partes de una red, que se designarán como entrada y salida. Véase la figura 4.1.

Figura 4.1. Troceador considerado como cuadripolo.

Las diferentes estructuras surgirán de la necesidad de satisfacer unas especificaciones técnicas impuestas por la red, tanto en la entrada como en la salida del convertidor. Efectivamente, para empezar, se considerará la naturaleza de las redes de entrada y salida, identificándolas como fuentes de tensión o de corriente. En muchas aplicaciones, la fuente de entrada es una tensión esencialmente constante, de valor E, como la suministrada por una batería de acumuladores o un sistema rectificador conectado a la red, por la que circula una corriente, j(t) de valor medio J. Las magnitudes de salida serán tensiones, u(t), o corrientes, i(t), de valores medios respectivos U e I, de rizado controlado según las características de diseño.

Para establecer las diferentes estructuras también se deberá tener en consideración la reversibilidad de las fuentes de entrada y salida. Es decir, la posibilidad de que la transferencia de energía se pueda producir de la entrada a la salida y viceversa, pasando el circuito de entrada de ser generador a ser receptor y el circuito de salida de ser receptor a ser generador, según muestra la figura 4.2.

Figura 4.2. Troceador reversible.

En la tabla 4.1. se indican las cuatro estructuras básicas de troceadores no reversibles, según la naturaleza de los circuitos de entrada y salida.

Tabla 4.1. Estructuras básicas.

Entrada (generador)	Tipos de troceadores	Salida (receptor)
Fuente de tensión	Troceador tensión-corriente (troceador serie)	Fuente de corriente
Fuente de corriente	Troceador corriente-tensión (troceador paralelo)	Fuente de tensión
Fuente de tensión	Troceador tensión-tensión (troceador de acumulación inductiva)	Fuente de tensión
Fuente de corriente	Troceador corriente-corriente (troceador de acumulación capacitiva)	Fuente de corriente

En el apartado 4.2 se analizarán conceptualmente estas estructuras básicas, consideradas ideales, mientras q...