Introducción Introducción Introducción Introducción

(1)

Fundamentos de Electrónica de Potencia

Ingeniero Técnico Industrial. Especialidad Electricidad

Departamento de Tecnología Electrónica

(2)

Introducción Introducción Introducción Introducción

Métodos para controlar el valor medio de la Métodos para controlar el valor medio de la Métodos para controlar el valor medio de la Métodos para controlar el valor medio de la tensión de salida

tensión de salida tensión de salida tensión de salida

Conmutación por ancho de pulso Conmutación por ancho de pulso Conmutación por ancho de pulso Conmutación por ancho de pulso

Convertidor de un solo interruptor Convertidor de un solo interruptor Convertidor de un solo interruptor Convertidor de un solo interruptor controlable:

controlable:

Reductor ( Reductor ( Reductor (

Reductor ( buck buck buck buck ))))

^{Reductor (} ^{Reductor (} ^{Reductor (} ^{Reductor (} buck buck buck buck ))))

Elevador ( Elevador ( Elevador ( Elevador ( boost boost boost boost ))))

Reductor Reductor Reductor Reductor- - -elevador ( - elevador ( elevador ( elevador ( buck buck- buck buck - -boost - boost boost boost ))))

Cúck Cúck Cúck Cúck

Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo

PWM bipolar PWM bipolar PWM bipolar PWM bipolar

PWM unipolar PWM unipolar PWM unipolar PWM unipolar

(3)

Convertidor de un solo interruptor controlable Convertidor de un solo interruptor controlable Convertidor de un solo interruptor controlable: Controlan la Convertidor de un solo interruptor controlable magnitud de V _o pero no su polaridad

Reductor ( buck )

Elevador ( boost )

Reductor-Elevador ( buck-boost )

Cúck

Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo: Controlan la magnitud de V Convertidor en puente completo _o y Clasificación:

Clasificación:

Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo: Controlan la magnitud de V Convertidor en puente completo _o y su polaridad

PWM bipolar

PWM unipolar OBJETIVO:

OBJETIVO: OBJETIVO:

OBJETIVO: Un convertidor de corriente continua, a partir de una tensión de entrada no controlada, debe proporcionar a su salida una señal de tensión continua controlada, es decir, de un valor deseado, mediante la activación / desactivación de los

interruptores

(4)

Supóngase el convertidor continua-continua básico

1. Los tiempos en los que el interruptor está conduciendo o sin conducir:

V _o = f(t _on ,t _off )

2. El periodo de conmutación: T _S = t _on +t _off Conmutación por ancho de pulso

Conmutación por ancho de pulso

(5)

1. Se mantiene constante la frecuencia de conmutación (1/ T _S ) y se regula el tiempo de conducción del interruptor: t _on

RATIO DE CONDUCCIÓN: Porción de tiempo que el interruptor está conduciendo en un periodo T _S (T _S = t _on +t _off )

2. La señal que controla la conmutación del interruptor se genera al comparar una “señal de control” con una señal periódica

(diente de sierra)

(6)

(7)

Proporciona una tensión media de salida menor que su tensión continua de entrada

1. Modo de conducción continua: i _L >0

2. Límite entre los modos de conducción continua y discontinua 3. Modo de conducción discontinua

Modos de operación:

(8)

Análisis en el modo de conducción continua:

0≤ t≤ DT _S

• S _ON → D _OFF

• i _L ↑ linealmente

• v _L =v _D - v _o

DT _S ≤ t≤ T _S

• S _OFF → D _ON

• i _L ↓ linealmente

• v _L = - v _o

(9)

La tensión media en la bobina

durante un periodo T _S (T _S = t _on +t _off ) vale cero:

Suponiendo despreciable las perdidas

de potencia (componentes ideales):

(10)

Proporciona una tensión media de salida mayor que su tensión continua de entrada

1. Modo de conducción continua: i _L >0

2. Límite entre los modos de conducción continua y discontinua

Modos de operación:

(11)

Análisis en el modo de conducción continua:

0≤ t≤ DT _S

• S _ON → D _OFF

• i _L ↑ linealmente

• v _L =v _D

DT _S ≤ t≤ T _S

• S _OFF → D _ON

• i _L ↓ linealmente

• v _L = v _D - v _o

(12)

La tensión media en la bobina

durante un periodo T _S (T _S = t _on +t _off ) vale cero:

Suponiendo despreciable las perdidas

de potencia (componentes ideales):

(13)

• Combinación en cascada de un convertidor buck y otro boost

• Suponiendo que el ratio de conducción D de estos

dos convertidores básicos son idénticos:

Introducción Introducción Introducción Introducción

Fundamentos de Electrónica de Potencia

Ingeniero Técnico Industrial. Especialidad Electricidad

Departamento de Tecnología Electrónica

Introducción Introducción Introducción Introducción

Métodos para controlar el valor medio de la Métodos para controlar el valor medio de la Métodos para controlar el valor medio de la Métodos para controlar el valor medio de la tensión de salida

tensión de salida tensión de salida tensión de salida

Conmutación por ancho de pulso Conmutación por ancho de pulso Conmutación por ancho de pulso Conmutación por ancho de pulso

Convertidor de un solo interruptor Convertidor de un solo interruptor Convertidor de un solo interruptor Convertidor de un solo interruptor controlable:

controlable:

controlable:

controlable:

Reductor ( Reductor ( Reductor (

Reductor ( buck buck buck buck ))))

Reductor ( Reductor ( Reductor ( Reductor ( buck buck buck buck ))))

Elevador ( Elevador ( Elevador ( Elevador ( boost boost boost boost ))))

Reductor Reductor Reductor Reductor- - -elevador ( - elevador ( elevador ( elevador ( buck buck- buck buck - -boost - boost boost boost ))))

Cúck Cúck Cúck Cúck

Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo

PWM bipolar PWM bipolar PWM bipolar PWM bipolar

PWM unipolar PWM unipolar PWM unipolar PWM unipolar

Convertidor de un solo interruptor controlable Convertidor de un solo interruptor controlable Convertidor de un solo interruptor controlable: Controlan la Convertidor de un solo interruptor controlable magnitud de V o pero no su polaridad

Reductor ( buck )

Elevador ( boost )

Reductor-Elevador ( buck-boost )

Cúck

Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo: Controlan la magnitud de V Convertidor en puente completo o y Clasificación:

Clasificación:

Clasificación:

Clasificación:

Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo: Controlan la magnitud de V Convertidor en puente completo o y su polaridad

PWM bipolar

PWM unipolar OBJETIVO:

OBJETIVO: OBJETIVO:

OBJETIVO: Un convertidor de corriente continua, a partir de una tensión de entrada no controlada, debe proporcionar a su salida una señal de tensión continua controlada, es decir, de un valor deseado, mediante la activación / desactivación de los

interruptores

Supóngase el convertidor continua-continua básico

1. Los tiempos en los que el interruptor está conduciendo o sin conducir:

V o = f(t on ,t off )

2. El periodo de conmutación: T S = t on +t off Conmutación por ancho de pulso

Conmutación por ancho de pulso

Conmutación por ancho de pulso

Conmutación por ancho de pulso

1. Se mantiene constante la frecuencia de conmutación (1/ T S ) y se regula el tiempo de conducción del interruptor: t on

RATIO DE CONDUCCIÓN: Porción de tiempo que el interruptor está conduciendo en un periodo T S (T S = t on +t off )

2. La señal que controla la conmutación del interruptor se genera al comparar una “señal de control” con una señal periódica

(diente de sierra)

Proporciona una tensión media de salida menor que su tensión continua de entrada

1. Modo de conducción continua: i L >0

2. Límite entre los modos de conducción continua y discontinua 3. Modo de conducción discontinua

Modos de operación:

Análisis en el modo de conducción continua:

Análisis en el modo de conducción continua:

Análisis en el modo de conducción continua:

Análisis en el modo de conducción continua:

0≤ t≤ DT S

• S ON → D OFF

• i L ↑ linealmente

• v L =v D - v o

DT S ≤ t≤ T S

• S OFF → D ON

• i L ↓ linealmente

• v L = - v o

La tensión media en la bobina

durante un periodo T S (T S = t on +t off ) vale cero:

Suponiendo despreciable las perdidas

de potencia (componentes ideales):

Proporciona una tensión media de salida mayor que su tensión continua de entrada

1. Modo de conducción continua: i L >0

2. Límite entre los modos de conducción continua y discontinua

Modos de operación:

Análisis en el modo de conducción continua:

Análisis en el modo de conducción continua:

Análisis en el modo de conducción continua:

Análisis en el modo de conducción continua:

0≤ t≤ DT S

• S ON → D OFF

• i L ↑ linealmente

• v L =v D

DT S ≤ t≤ T S

^{Reductor (} ^{Reductor (} ^{Reductor (} ^{Reductor (} buck buck buck buck ))))

Convertidor de un solo interruptor controlable Convertidor de un solo interruptor controlable Convertidor de un solo interruptor controlable: Controlan la Convertidor de un solo interruptor controlable magnitud de V _o pero no su polaridad

Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo: Controlan la magnitud de V Convertidor en puente completo _o y Clasificación:

Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo Convertidor en puente completo: Controlan la magnitud de V Convertidor en puente completo _o y su polaridad

V _o = f(t _on ,t _off )

2. El periodo de conmutación: T _S = t _on +t _off Conmutación por ancho de pulso

1. Se mantiene constante la frecuencia de conmutación (1/ T _S ) y se regula el tiempo de conducción del interruptor: t _on

RATIO DE CONDUCCIÓN: Porción de tiempo que el interruptor está conduciendo en un periodo T _S (T _S = t _on +t _off )

1. Modo de conducción continua: i _L >0

0≤ t≤ DT _S

• S _ON → D _OFF

• i _L ↑ linealmente

• v _L =v _D - v _o

DT _S ≤ t≤ T _S

• S _OFF → D _ON

• i _L ↓ linealmente

• v _L = - v _o

durante un periodo T _S (T _S = t _on +t _off ) vale cero:

1. Modo de conducción continua: i _L >0

0≤ t≤ DT _S

• S _ON → D _OFF

• i _L ↑ linealmente

• v _L =v _D

DT _S ≤ t≤ T _S

• S _OFF → D _ON

• i _L ↓ linealmente

• v _L = v _D - v _o

durante un periodo T _S (T _S = t _on +t _off ) vale cero: