El campo de electrónica de potencia trata principalmente de la conversión de energía de una forma a otra y el cambio de un nivel de voltaje a otro utilizando diferentes convertidores electrónicos de potencia. Hay muchas estrategias de control utilizadas en los convertidores para ayudar a esta conversión. Otro aspecto importante del uso de los convertidores de potencia es el condicionamiento.
El acondicionamiento de las señales nos ayuda a asegurarnos de que sean limpias y puras, es decir, libres de armónicos, señales de entrada y salida. No es posible obtener señales absolutamente limpias, pero hay formas y medios para reducir el contenido de armónicos, la más simple de las cuales es el uso de un simple filtro LC de paso bajo.
Los convertidores de electrónica de potencia se componen principalmente de interruptores de estado sólido, como Poder MOSFET…Power BJT, IGBT, Tiristores etc., y componentes sin pérdidas, a saber, inductores y condensadores. Inductores y condensadores son ideales para su uso en convertidores de potencia, ya que la pérdida de potencia en estos componentes es cero en comparación con resistencias.
Las resistencias provocan una pérdida de potencia y, por lo tanto, una pérdida de eficiencia, y se requiere que los convertidores de potencia sean altamente eficientes, ya que la pérdida de potencia durante la conversión conduce a la disminución de la eficiencia de todo el sistema. Si está buscando estudiar algunas cuestiones técnicas sobre la electrónica de potencia, eche un vistazo a nuestra preguntas básicas de electrónica.
En electrónica de potencialos dispositivos de estado sólido se usan como interruptores. Pueden estar encendidos o apagados. Nunca se utilizan para la amplificación. La frecuencia con la que se encienden y apagan los dispositivos de estado sólido se denomina frecuencia de conmutación. El inductor y condensadores utilizado puede conducir a un aumento de peso y también a un aumento de volumen de los convertidores de potencia, lo que conduce a una disminución de la densidad de potencia de los convertidores. Esto puede remediarse utilizando una frecuencia de conmutación más alta que reduce el tamaño de los componentes utilizados en el convertidor. Pero una mayor frecuencia de conmutación conduce a mayores pérdidas de conmutación.
Sin embargo, las pérdidas de conmutación son pequeñas comparadas con las pérdidas de conducción. Las pérdidas de conmutación más elevadas darán lugar a temperaturas más altas a través de las uniones, y una diferencia de temperatura de más de un 100oLa C entre el cuerpo y la unión puede llevar a un daño en el dispositivo de estado sólido. Podemos ocuparnos de esto con un disipador de calor de tamaño adecuado.
Los principales tipos de conversión son DC a DC, AC a DC, DC a AC y AC a AC. El uso de convertidores de CC a CC para aumentar o disminuir un voltaje de CC es una gran ventaja porque los voltajes de CA se pueden aumentar o disminuir fácilmente usando un transformador pero el uso de un transformador con corriente continua lleva a la saturación del núcleo y finalmente dañará el transformador. La conversión de CA a CC se conoce como rectificación que se utiliza para suministrar cargas de CC, como Motores de corriente continuausando una fuente de alimentación de CA.
La conversión de CC a CA se conoce como inversión y es una parte importante y muy útil de nuestra vida cotidiana hoy en día, donde estamos tratando de eliminar nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Los inversores pueden tomar energía de fuentes de corriente continua, como bateríasy convertirlos en energía de CA para usarlos en motores de CA como se puede ver en Totos, etc. La conversión de CA a CA se hace usando Cicloconvertidores o Cicloconvertidores de Matriz. Estos convertidores son muy potentes en el sentido de que pueden ser utilizados para una amplia gama de usos industriales, como las transmisiones de los molinos de cemento y de bolas, las transmisiones de los molinos de rodillos, etc. Los cicloconvertidores pueden incluso convertir una alimentación de CA monofásica en una trifásica y viceversa.
El control de los convertidores se ocupa de la lógica implementada, ya sea con electrónica analógica o microcontroladores digitales, procesadores DSP o FPGAs, para encender y apagar los dispositivos de estado sólido. El más simple es el esquema de Modulación de Ancho de Pulso (PWM). El control de los convertidores se complica cuando los convertidores utilizan bucles de retroalimentación.
