Electrónica de potencia : circuitos, dispositivos y aplicaciones / Muhammad H. Rashid.

CONTENIDO
CAPITULO 1 INTRODUCCION 1
Aplicaciones de la electrónica de potencia, 1
Historia de la electrónica de potencia, 2
Dispositivos semiconductores de potencia, 5
Características de control de los dispositivos de potencia, 10
Tipos de circuitos electrónicos de potencia, 12
Diseño de equipo de electrónica de potencia, 15
Efectos periféricos, 15
Módulos de potencia, 16
Módulos inteligentes, 17
Publicaciones periódicas y conferencias sobre electrónica de potencia, 17
CAPITULO 2 DIODOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 20
Introducción, 20
Características de diodos, 20
Características de la recuperación inversa, 23
Tipos de diodos de potencia, 25
Diodos de uso general, 25
Diodos de recuperación rápida, 25
Diodos Schottky, 26
Efectos del tiempo de recuperación directa e inversa, 27
Diodos conectados en serie, 29
Diodos conectados en paralelo, 31
Modelo SPice de diodo, 32
CAPITULO 3 CIRCUITOS CON DIODOS V CIRCUITOS RECTIFICADORES 37
Introducción, 37
Diodos con cargas RC y RL, 37
Diodos con cargas LC y RLC, 40
Diodos de marcha libre, 46
Recuperación de la energía atrapada con un diodo, 48
Rectificadores monofásicos de media onda, 51
Parámetros de rendimiento, 52
Rectificadores monofásicos de onda completa, 59
Rectificador monofásico de onda completa con carga RL, 63
Rectificadores multifase en estrella, 67
Rectificadores trifásicos en puente, 71
Rectificador trifásico con carga RL, 74
Diseño de circuitos rectificadores, 76
Voltaje de salida con filtro LC, 85
Efectos de las inductancias de la fuente y de la carga, 88
CAPITULO 4 TIRISTORES 96
Introducción, 96
Características de los tiristores, 96
Modelo de tiristor de dos transistores, 98
Activación del tiristor, 100
Protección contra di/dt, 102
Protección contra dv/dt, 103
Desactivación del tiristor, 105
Tipos de tiristores, 106
Tiristores de control de fase, 107
Tiristores de conmutación rápida, 107
Tiristores de desactivado por compuerta, 108
Tiristores de triodo bidireccional, 109
Tiristores de conducción inversa, 110
Tiristores de inducción estática, 111
Rectificadores controlados de silicio fotoactivados por luz, 111
Tiristores controlados por FET, 112
Tiristor controlados por MOS, 112
Operación en serie de tiristores, 114
Operación en paralelo de tiristores, 117
Circuitos de disparo de tiristor, 118
Transistor monounión, 120
Transistor monounión programable, 123
Modelo SPice para el tiristor, 124
CAPITULO 5 RECTIFICADORES CONTROLADOS 130
Introducción, 130
Principio de operación del convertidor controlado por fase, 131
Semiconvertidores monofásicos, 133
Semiconvertidor monofásico con carga RL, 136
Convertidores monofásicos completos, 138
Convertidor monofásico completo con carga RL, 141
Convertidores monofásicos duales, 143
Convertidores monofásicos en serie, 145
Convertidores trifásicos de media onda, 150
Semiconvertidores trifásicos, 153
Semiconvertidores trifásicos con carga RL, 157
Convertidores trifásicos completos, 158
Convertidor trifásico completo con carga RL, 164
Convertidores trifásicos duales, 165
Mejoras al factor de potencia, 167
Control del ángulo de extinción, 167
Control del ángulo simétrico, 169
Control por modulación del ancho de pulso, 172
Modulación senoidal del ancho de pulso, 175
Diseño de circuitos convertidores, 176
Efectos de las inductancias de carga y de alimentación, 182
Circuitos de disparo, 184
CAPITULO 6 CONTROLADORES DE VOLTAJE CA 190
Introducción, 190
Principio del control de abrir y cerrar, 191
Principio del control de fase, 193
Controladores bidireccionales monofásicos con cargas resistivas, 195
Controladores monofásico con cargas inductivas, 198
Controladores trifásicos de media onda, 201
Controladores trifásicos de onda completa, 206
Controladores trifásicos bidireccionales conectados en delta, 210
Cambiadores de derivaciones de un transformador monofásico, 214
Cicloconvertidores, 218
Cicloconvertidores monofásicos, 219
Cicloconvertidores trifásicos, 221
Reducción de armónicas de salida, 222
Controladores de voltaje de ca con control PWM, 225
Diseño de circuitos de controladores de voltaje ca, 226
Efectos de las inductancias en alimentación y en la carga, 233
CAPITULO 7 TECNICAS DE CONMUTACION DE TIRISTORES 239
Introducción, 239
Conmutación natural, 240
Conmutación forzada, 240
Autoconmutación, 241
Conmutación por impulso, 243
Conmutación por pulso resonante, 246
Conmutación complementaria, 250
Conmutación por pulso externo, 251
Conmutación del lado de la carga, 252
Conmutación del lado de la línea, 252
Diseño de circuitos de conmutación, 254
Modelo SPice del tiristor de cd, 256
Capacitores de conmutación, 259
CAPITULO 8 TRANSISTORES DE POTENCIA 262
Introducción, 262
Transistores de unión bipolar, 263
Características en régimen permanente, 263
Características de conmutación, 267
Límites de conmutación, 274
Control de la excitación de la base, 276
MOSFET de potencia, 280
Características en régimen permanente, 280
Características de conmutación, 284
Excitación de compuerta, 285
SIT, 286
IGBT, 287
Operación en serie y en paralelo, 289
Limitaciones·por di/dt y dv/dt, 291
Aislamiento de las excitaciones de compuerta y de base, 294
Transformadores de pulso, 295
Acopladores ópticos, 295
Modelos SPice, 296
CAPITULO 9 PULSADORES DE CD 303
Introducción, 303
Principio de la operación reductora, 303
Pulsador reductor con carga RL, 306
Principio de operación elevadora, 309
Parámetros de rendimiento, 312
Clasificación de pulsadores, 312
Reguladores en modo conmutado, 316
Reguladores reductores, 317
Reguladores elevadores, 320
Reguladores reductores-elevadores, 323
Reguladores Cúk, 326
Limitaciones de la conversión en un paso, 330
Circuitos pulsadores con tiristores, 331
Pulsadores conmutados por impulso, 331
Efectos de las inductancias de la alimentación y de la carga, 336
Pulsadores de tres tiristores conmutados por impulso, 337
Pulsadores de pulso resonante, 338
Diseño de un circuito pulsador, 342
Consideraciones magnéticas, 350
CAPITULO 10 INVERSORES DE MODULACION DE ANCHO DE PULSO 356
Introducción, 356
Principio de operación, 357
Parámetros de rendimiento, 359
Inversores monofásicos en puente, 360
Inversores trifásicos, 364
Conducción a 180 grados, 364
Conducción a 120 grados, 370
Control de voltaje de inversores monofásicos, 372
Modulación de un solo ancho de pulso, 372
Modulación varios anchos de pulso, 374
Modulación senoidal del ancho de pulso, 376
Modulación senoidal modificada del ancho de pulso, 378
Control por desplazamiento de fase, 380
Control de voltaje en inversores trifásicos, 381
Técnicas avanzadas de modulación, 382
Reducción de armónicas, 387
Inversores con tiristor por conmutación forzada, 390
Inversores con conmutación auxiliar, 391
Inversores de conmutación complementaria, 393
Inversores de fuente de corriente, 400
Inversor de enlace de cd variable, 402
Diseño de circuitos inversores, 404
Consideraciones magnéticas, 410
CAPITULO 11 CONVERTIDORES DE PULSO RESONANTE 414
Introducción, 414
Inversores resonantes en serie, 415
Inversores resonantes en serie con interruptores unidireccionales, 415
Inversores resonantes en serie con interruptores bidireccionales, 422
Respuesta de frecuencia para cargas en serie, 428
Respuesta de frecuencia para carga en paralelo, 431
Respuesta de frecuencia para cargas en serie-paralelo, 433
Inversores resonantes en paralelo, 434
Inversor resonante de clase E, 439
Rectificador resonante de clase E, 443
Convertidores resonantes de conmutación a corriente cero, 446
Convertidor resonante ZCS de tipo L, 446
Convertidor resonante ZCS de tipo M, 451
Convertidores resonantes de conmutación a voltaje cero, 451
Convertidores resonantes de conmutación a voltaje cero en dos cuadrantes, 454
Inversores resonantes de enlace cd, 457
CAPITULO 12 INTERRUPTORES ESTATICOS 464
Introducción, 464
Interruptores monofásicos de ca, 464
Interruptores trifásicos de ca, 467
Interruptores inversores trifásicos, 469
Interruptores de ca para transferencia de bus, 470
Interruptores de cd, 471
Relevadores de estado sólido, 472
Diseño de interruptores estáticos, 474
CAPITULO 13 FUENTES DE PODER 477
Introducción, 477
Fuentes de poder de cd, 478
Fuentes de poder de cd en modo de conmutación, 478
Fuentes de poder de cd resonantes, 481
Fuentes de poder bidireccionales de ca, 481
Fuentes de poder de ca, 483
Fuentes de poder de ca en modo interrumpido, 485
Fuentes de poder de ca resonantes, 486
Fuentes de poder de ca bidireccionales, 486
Conversiones multietapas, 487
Acondicionamiento del factor de potencia, 487
Consideraciones magnéticas, 488
CAPITULO 14 PROPULSORES DE CD 493
Introducción, 493
Características básicas de los motores de cd, 494
Modos de operación, 498
Propulsores monofásicos, 501
Propulsores de convertidor de media onda monofásico, 501
Propulsores de semi convertidor monofásico, 503
Propulsores de convertidor completo monofásico, 504
Propulsores de convertidor dual monofásico, 505
Propulsores trifásicos, 508
Propulsores de convertidor trifásico de media onda, 509
Propulsores de semiconvertidor trifásico, 509
Propulsores de convertidor trifásico completo, 509
Propulsores de convertidor trifásico dual, 510
Propulsores de pulsador, 513
Principio de control de potencia, 514
Principio de control de freno regenerativo, 515
Principio de control de freno reostático, 518
Principio de control combinado de freno regenerativo y reostático, 519
Propulsores pulsadores de dos y uatro cuadrantes, 520
Pulsadores multifase, 522
Control en lazo cerrado de los propulsores de cd, 524
Función de transferencia en lazo abierto, 524
Función de transferencia en lazo cerrado, 528
Control en lazo por seguimiento de fase, 533
Control por microcomputadora de propulsores de cd, 534
CAPITULO 15 PROPULSORES DE CA541
Introducción, 541
Propulsores de motores de inducción, 542
Características de rendimiento, 543
Control del voltaje del estator, 549
Control del voltaje del rotor, 552
Control por frecuencia, 559
Control de voltaje y de frecuencia, 561
Control de corriente, 563
Control de voltaje, corriente, y frecuencia, 566
Control en lazo cerrado de motores de inducción, 568
Propulsores de motores síncronos, 573
Motores de rotor cilíndrico, 575
Motores de polos salientes, 578
Motores de reluctancia, 579
Motores de imán permanente, 580
Motores de reluctancia conmutada, 581
Control en lazo cerrado de motores síncronos, 582
Propulsores de motor de cd y ca sin escobillas, 582
CAPITULO 16 PROTECCION DE DISPOSITIVOS Y CIRCUITOS 591
Introducción, 591
Enfriamiento y disipadores de calor, 591
Circuitos de apoyo, 597
Transitorios de recuperación inversa, 597
Transitorios del lado de alimentación y del lado de carga, 603
Protección de voltaje mediante diodos de selenio y varistores de óxido metálico, 606
Protecciones de corriente, 607
Cómo utilizar los fusibles, 608
Corriente de falla con fuente de ca, 615
Corriente de falla con fuente de cd, 617