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Trabajos prácticos de Electrónica de potencia



Energía eolica


La energía eólica es una fuente de energía renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, de tamaño variable que transforman con sus aspas la energía cinética del viento en energía mecánica.

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Introducción a los paneles solares fotovoltaicos

La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable,​ obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica.

Introducción     lectura 1     lectura 2


Inversor trifásico DC/AC


Los inversores trifásicos se utilizan en aplicaciones de mayor potencia, pudiendo estar formados por tres inversores monofásicos independientes conectados a la misma fuente. La única exigencia será el desfase de 120º de las señales de disparo de cada inversor con respecto a los demás, para conseguir una tensión equilibrada a la salida.

Presentación en Powerpoint

Inversor monofásico DC/AC de PWM Senoidal


El proceso de modulación PWM que se lleva a cabo en un convertidor consiste básicamente en transformar una señal de referencia senoidal de frecuencia fundamental en otra señal modulada de ancho de pulso. Esta transformación consiste sencillamente en comparar la referencia con una señal portadora, triangular, de modo que la salida esté en nivel alto cuando la referencia sea mayor que la portadora, y en nivel bajo en caso contrario. Al ser distintas las señales de referencia y portadora en frecuencia, forma de onda y amplitud, el tiempo que pasará entre una intersección y la siguiente, nunca será el mismo, de modo que los pulsos de la forma de onda de salida serán de distinta anchura.

Presentación en Powerpoint
Tabla amplitudes pwm senoidal
Calidad de la onda de salida

Applet de Java animado e interactivo 1.

Inversor monofásico DC/AC de pulso único

En este tipo de modulación hay un único pulso por semiperíodo, de forma que variando la anchura de dicho pulso, se varía la tensión de salida del inversor.


Presentación en Powerpoint
Formas de onda en Excell 1
Formas de onda en Excell 2
Proteus pulso único Arduino

Inversor monofásico DC/AC de onda cuadrada

Conversión de energía a partir de una fuente de continua en una señal alterna, siendo esta la topología más sencilla. 



Presentación en Powerpoint
Formas de onda en Excell
Anexo sobre Serie de Fourier

Cálculo de disipadores para semiconductores



Las pérdidas de potencia del dispositivo se tornan en calor e incrementan la temperatura de juntura dentro del chip. 
Esto degrada las características del dispositivo y acorta su vida, es importante que el calor producido desde la juntura del chip escape al exterior para disminuir la temperatura de juntura. 
La impedancia termal mide la capacidad del dispositivo de disipar calor en un sistema donde están involucradas varias partes como muestra la figura.

Drivers para mosfet e igbt

Durante las conmutaciones de encendido y apagado es necesario cargar y descargar las diferentes capacidades parásitas de los transistores, por lo que dichas conmutaciones se verán fuertemente influenciadas por estas capacidades y por la resistencia de compuerta.



Conmutación de transistores Mosfet e Igbt



Cálculo de inductores y transformadores de alta frecuencia


El principal y más complejo de los elementos de una fuente switching es el elemento magnético, del cual hay poca información, y confusa. Trataremos de poner luz en el camino de la construcción de inductores y transformadores de potencia para alta frecuencia.
Inductores: Almacenan energía eléctrica en forma de energía en un campo magnético para su posterior transferencia.
Transformadores: Transfieren energía eléctrica y permiten cambios de escalas de tensión y corriente y aislamiento galvánico entre entrada y salida.

Convertidor Boost



El convertidor Boost (o elevador) es un convertidor DC a DC que obtiene a su salida una tensión continua mayor que a su entrada. Es un tipo de fuente de alimentación conmutada que contiene al menos dos interruptores semiconductores (diodo y transistor), y al menos un elemento para almacenar energía (condensador, bobina o combinación de ambos). Frecuentemente se añaden filtros construidos con inductores condensadores para mejorar el rendimiento.

Capitulo 6 de libro de Daniel Hart
Ejercicio


Convertidor Buck

Los convertidores reductores (Buck o step down) son parte integral de muchos equipos electrónicos actuales. Estos permiten reducir una tensión continua (generalmente no regulado) a otro de menor magnitud (regulado). Básicamente están formados por una fuente DC, un dispositivo de conmutación y un filtro pasabajos que alimentan a una determinada carga.
Se dice que el convertidor Buck trabaja en modo continuo, si la corriente que atraviesa el inductor nunca llega a cero; de otro modo se dice que trabaja en modo discontinuo.






Igbt

El 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. Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y baja tensión de saturación del transistor bipolar. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT.



Mosfet

Los MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistormás utilizados en electrónica de potencia son los canal N, su operación se reduce a interruptor electrónico, es decir, en corte y saturación. La ventaja de este dispositivo en relación con el BJT es su polarización en tensión y alta impedancia de entrada. Es unidireccional en corriente y requiere siempre la presencia de la señal en el gate para su operación.





Diodo de potencia

Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.



Presentación en powerpoint

Estudio de las hojas de datos reales en powerpoint
Apuntes
Hojas de datos STTA806D
Hojas de datos MUR1620CT

Archivo en pdf con ejercicios varios sobre los diodos de potencia.

Introducción a la electrónica de potencia


En la EP, el objetivo principal es conseguir un elevado rendimiento en la transformación de energía. Para ello, se utilizan dispositivos semiconductores que trabajan en conmutación, a modo de interruptores. Para obtener un rendimiento elevado, se evita que los semiconductores trabajen en la zona lineal.
La EP es la disciplina que estudia los sistemas de potencia, encargados de realizar la transformación de la
energía eléctrica en sus distintas formas (corriente continua, corriente alterna).
La mayor flexibilidad y controlabilidad de los dispositivos electrónicos semiconductores hace que se apliquen para resolver procesos cada vez más complejos.

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Lectura opcional