Dispositivos Semiconductores de Potencia

Tiristor: El tiristor (es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica.

Tiristor

Rectificador controlado de silicio: El rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: Silicon Controlled Rectifier) es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor.

SCR. El cable blanco es la puerta. El rojo fino sirve de referencia de la tensión de cátodo

Triac: Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor, de la familia de los transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.

Triac (Triodo para corriente alterna)

Transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar Transistor): es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia.

Transistor de Potencia:

Son transistor que tienen una intensidad grande, lo que corresponde a una potencia mayor de 0,5 W. En este tipo de transistores la ganancia de corriente obtenida en su fabricación es menor que la obtenida al fabricar transistores de baja potencia.

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:

Dispositivo de Conversión	Función del Conversor
Rectificadores	Convierten corriente alterna en corriente continua
Inversores	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.

Sistemas Eléctricos de Potencia

La energía eléctrica es fundamental para el desarrollo de un país, para ello es necesario suministrar dicha energía en forma adecuada y oportuna.

Un sistema eléctrico de potencia está constituido por la generación, centros de transformación, líneas de transmisión y sistemas de distribución, que deben ser operados en forma eficaz cumpliendo los estándares de calidad y preservando el medio ambiente.

En el presente curso, se darán los fundamentos para la representación, control y operación de los sistemas eléctricos de potencia.

Objetivos

• Identificar los componentes de un sistema eléctrico de potencia.
• Representar y analizar el funcionamiento de cada componente y del sistema eléctrico de potencia.
• Establecer criterios de control de la tensión y de la frecuencia en un sistema eléctrico de potencia.
• Interpretar los resultados del flujo de potencia

Aplicaciones

Las principales aplicaciones de los convertidores electrónicos de potencia son las siguientes:

• Fuentes de alimentación: En la actualidad han cobrado gran importancia un subtipo de fuentes de alimentación electrónicas, denominadas fuentes de alimentación conmutadas. Estas fuentes se caracterizan por su elevado rendimiento y reducción de volumen necesario. El ejemplo más claro de aplicación se encuentra en la fuente de alimentación de los ordenadores.

• Control de motores eléctricos: La utilización de convertidores electrónicos permite controlar parámetros tales como la posición, velocidad o par suministrado por un motor. Este tipo de control se utiliza en la actualidad en los sistemas de aire acondicionado. Esta técnica, denominada comercialmente como «inverter» sustituye el antiguo control encendido/apagado por una regulación de velocidad que permite ahorrar energía. Asimismo, se ha utilizado ampliamente en tracción ferroviaria, principalmente en vehículos aptos para corriente continua (C.C.)durante las décadas de los años 70 y 80, ya que permite ajustar el consumo de energía a las necesidades reales del motor de tracción, en contraposición con el consumo que tenían los vehículos controlados por resistencias de arranque y frenado. Actualmente el sistema chopper sigue siendo válido, pero ya no se emplea en la fabricación de nuevos vehículos, puesto que actualmente se utilizan equipos basados en el motor trifásico, mucho más potente y fiable que el motor de colector.

• Calentamiento por inducción: Consiste en el calentamiento de un material conductor a través del campo generado por un inductor. La alimentación del inductor se realiza a alta frecuencia, generalmente en el rango de los kHz, de manera que se hacen necesarios convertidores electrónicos de frecuencia. La aplicación más vistosa se encuentra en las cocinas de inducción actuales.

• Otras: Como se ha comentado anteriormente son innumerables las aplicaciones de la electrónica de potencia. Además de las ya comentadas destacan: sistemas de alimentación ininterrumpida, sistemas de control del factor de potencia, balastos electrónicos para iluminación a alta frecuencia, interfase entre fuentes de energía renovables y la red eléctrica, etc.

Las líneas de investigación actuales buscan la integración de dispositivos de potencia y control en un único chip, reduciendo costes y multiplicando sus potenciales aplicaciones. No obstante existen dificultades a salvar como el aislamiento entre zonas trabajando a altas tensiones y circuitería de control, así como la disipación de la potencia perdida.