Electrónica de Potencia / Principios Fundamentales y Estructuras Básicas

CONTENIDO
I - FUNDAMENTOS DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Introducción a la Electrónica de Potencia.
1
1.1. ¿Qué es la Electrónica de Potencia?
1
1.2. Clasificación de los convertidores estáticos
7
1.3. El interruptor como elemento constitutivo básico del convertidor estático
10
1.4. Estado actual y tendencias en los interruptores comerciales
13
1.5. Ámbitos de aplicación de la Electrónica de Potencia
25
1.6. Conclusiones
33
1.7. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
33

Principios básicos.
39
2.1. Definiciones previas
40
2.2. Elementos circuitales
46
2.3. Leyes y teoremas
69
2.4. Regímenes transitorios
82
2.5. Series de Fourier. Transformada de Fourier
92
2.6. Potencias en un régimen periódico
100
2.7. Conclusiones
109
2.8. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
111

Interruptores y conmutación.
117
3.1. El interruptor ideal
118
3.2. Caracterización estática de los interruptores
126
3.3. Caracterización dinámica de los interruptores
135
3.4. Estudio del proceso de conmutación
148
3.5. Caracterización completa de los interruptores. Diagramas de transición de estados
166
3.6. Síntesis básica de estructuras empleando interruptores
174
3.7. Conclusiones
188
3.8. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
189

II - CONVERTIDORES ESTÁTICOS ESTRUCTURAS
4. Convertidores continua-continua.
193
4.1. Introducción. Clasificación
194
4.2. Estructuras básicas de los troceadores de un cuadrante
195
4.3. Troceadores sin aislamiento galvánico de un cuadrante
206
4.4. Troceadores de dos y cuatro cuadrantes. Reversibilidad
270
4.5. Troceadores con aislamiento galvánico de un interruptor controlado
276
4.6. Convertidores CC-CC con aislamiento y diversos interruptores
291
4.7. Resumen de características de los convertidores CC-CC
300
4.8. Sobre el control de los convertidores CC-CC
305
4.9. Conclusiones
310
4.10. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
311
CONTENIDO
5. Convertidores continua-alterna.
321
5.1. Conceptos generales
322
5.2. Onduladores monofásicos de cuadrada y cuasi-cuadrada
331
5.3. Sobre el control de la rama onduladora
355
5.4. Onduladores monofásicos con modulación de ancho de pulsos sinusoidal sincrónica
359
5.5. Onduladores trifásicos de enlace directo
394
5.6. Conclusiones
409
5.7. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
410

Convertidores alterna-continua.
417
6.1. Conceptos preliminares
418
6.2. Rectificadore monofásico de media onda controlado (P1)
423
6.3. Rectificadores polifásicos de media onda controlados (Pq)
434
6.4. Rectificadores polifásicos de onda completa controlados, con secundario de transformador en estrella (PDq)
460
6.5. Rectificadores polifásicos de onda completa controlados, con secundario transformador en polígono (Sq)
474
6.6. Las diferentes potencias en un rectifi cador. Mejora del factor de potencia
485
6.7. Caídas de tensión en los rectificadores
493
6.8. Funcionamiento en cortocircuito
503
6.9. Conexionado serie y paralelo de rectificadores
510
6.10. Sobre el control de los convertidores CA-CC
517
6.11. Comparación de convertidores CA-CC
520
6.12. Conclusiones
527
6.13. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
528

Convertidores alterna-alterna...
537
7.1. Introducción
537
7.2. Variador de corriente alterna monofásico con control de fase
539
7.3. Variadores de corriente alterna trifásicos con control de fase
559
7.4. Variadores de corriente alterna con control de ciclo integral
577
7.5. Cicloconvertidores
582
7.6. Convertidores matriciales
588
7.7. Conclusiones
597
7.8. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
597

III - EL CONVERTIDOR ESTÁTICO EN LAZO CERRADO
8. Introducción al control de convertidores en lazo cerrado
605
8.1. Conceptos generales
606
8.2. Convertidores alimentados en CC. Control por modulación
623
8.3. Convertidores alimentados en CA. Control de fase
645
8.4. Conclusiones
657
8.5. Cuestiones de repaso y ejercicios propuestos
657

Electrónica de Potencia
Principios Fundamentales y Estructuras Básicas
La Electrónica de Potencia es una disciplina que trata de la conversión es-
tática 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 im-
partidos en asignaturas de las nuevas titulaciones de grado en ingenierías
de la rama industrial, como la Electricidad y la Electrónica Industrial y Au-
tomática. 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 Po-
tencia 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 conver-
tidores estáticos, abriendo la posibilidad de una continuidad en la profun-
dización en esta disciplina.
Eduard Ballester Portillo y Robert Piqué López son doctores ingenie-
ros 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 Tec-
nología en Electrónica de Potencia y Accionamientos Eléctricos.

Ingenieria en Gestion Empresarial