Electrónica de Potencia - Daniel W. Hart

Electrónica de Potencia
Daniel W. Hart

Reseña

El autor considera que el uso de la simulación por computadora para la investigación del comportamiento básico de los circuitos electrónicos de potencia, añade una dimensión más al aprendizaje del alumno, que la estricta manipulación de ecuaciones. La mayor parte del libro incluye, pues, simulación por computador usando PSpice. Los diez capítulos que conforman el libro constan de numerosos ejercicios y ejemplos que aparecen después de cada epígrafe tratado.Existe un sumario en la parte final de cada capítulo.Presenta problemas propuestos para cada sección del libro.


INDICE

• Capítulo 1: Introducción
• Capítulo 2: Cálculos De Potencia
• Capítulo 3: Rectificadores De Media Onda: Fundamentos Bási¬cos De Análisis
• Capítulo 4: Rectificadores De Onda Completa Y Trifásicos: Conversión CA-CC
• Capítulo 5: Controladores De Tensión Alterna: Convertido¬res CA-CA
• Capítulo 6: Convertidores CC-CC
• Capítulo 7: Fuentes De Alimentación De Corriente Continua
• Capítulo 8: Inversores: Conversión De Continua En Alterna
• Capitulo 9: Convertidores Resonantes
• Capítulo 10: Circuitos De Excitación Y De Protección
• Apéndice a: Series De Fourier Para Algunas Formas De Ondas Comunes
• Apéndice b: Promedio Del Espacio De Estados

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CONTENIDO.

• PRÓLOGO.
• CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN. Introducción. Clasificación de los convertidores. Interruptores electrónicos. El diodo. Tiristores. Transistores. Selección de los interruptores. SPICE y PSpice". Los interruptores en PSpice. El interruptor controlado por tensión. Transistores. Diodos. Dispositivos SCR. Problemas de convergencia en PSpice. Comparación de resultados de simulación en PSpice. Problemas.
• CAPÍTULO 2 CÁLCULOS DE POTENCIA. Introducción. Potencia y energía. Potencia instantánea. Energía. Potencia media. Bobinas y condensadores. Recuperación de la energía. Transistor en conducción: 0  t  t1. Transistor en corte: tl  t T. Transistores en conducción: 0  t  t1. Transistores en corte: t1  t T. Valor eficaz o valor cuadrático medio. Potencia aparente y factor de potencia. La potencia aparente, S. Factor de potencia. Cálculos de potencia en circuitos de alterna con señales sinusoidales Cálculos de potencia para formas de ondas periódicas no sinusoidales. Las series de Fourier. Potencia media. Fuente no sinusoidal y carga lineal. Fuente sinusoidal y carga no lineal. Cálculos de potencia usando PSpice. Resumen. Problemas. Potencia instantánea y media. Recuperación de energía. Valores eficaces (rms). Formas de ondas no sinusoidales. PSpice.
• CAPÍTULO 3 RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA: FUNDAMENTOS BÁSICOS DE ANÁLISIS. Introducción. Carga resistiva. Creación de una componente de continua utilizando un interruptor electrónico. Carga resistiva-inductiva. Simulación mediante PSpice. Uso de programas de simulación para cálculo numérico. Carga RL-generador. Alimentación de un generador de corriente continua a partir de un generador de corriente alterna. Carga bobina-generador. Uso de la inductancia para limitar la corriente. El diodo de libre circulación. Creación de una corriente continúa. Reducción de los armónicos de la corriente de carga. Rectificador de media onda con un filtro de condensador. Creación de una tensión continúa a partir de un generador de alterna. El rectificador de media onda controlado. Carga resistiva. Carga R-L. Carga RL-generador. Soluciones de PSpice para rectificadores controlados. Modelado del SCR en PSpice. Conmutación. Efecto de la inductancia del generador. Resumen. Problemas. Rectificador de media onda con carga resistiva. Rectificador de media onda con carga R-L. Rectificador de media onda con carga RL-generador. Diodo de libre circulación. Rectificador de media onda con un condensador de filtro. Rectificador de media onda controlado. Conmutación. Designación de problemas. CAPÍTULO 4 RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA Y TRIFÁSICOS: CONVERSIÓN CA-CC. Introducción. Rectificadores monofásicos de onda completa. El rectificador en puente. El rectificador con transformador de toma media. Carga resistiva. Carga R-L. Armónicos del generador. Simulación en PSpice. Carga RL-generador. Filtro de salida basado en condensador. Dobladores de tensión. Salida con filtro L-C. Corriente continua para la salida con filtro L-C. Corriente discontinua para la salida con filtro L-C. Rectificadores controlados de onda completa. Carga resistiva. Carga R-L, corriente discontinua. Carga R-L, corriente continua. Simulación en PSpice de los rectificadores controlados de onda completa. Rectificador controlado con carga RL-generador. El convertidor monofásico controlado operando como un inversor. Rectificadores trifásicos. Rectificadores controlados trifásicos. Simulación en PSpice de los rectificadores controlados trifásicos. Rectificadores de doce pulsos. El convertidor trifásico operando como un inversor. Transmisión de potencia continua. Conmutación: el efecto de la inductancia del generador. Rectificador monofásico en puente. Rectificador trifásico. Resumen. Problemas. Rectificadores monofásicos no controlados. Rectificadores monofásicos controlados. Rectificadores trifásicos no controlados. Rectificadores trifásicos controlados. Problemas de diseño.
• CAPÍTULO 5 CONTROLADORES DE TENSIÓN ALTERNA: CONVERTIDORES CA-CA. Introducción. El controlador de tensión alterna monofásico. Funcionamiento básico. Controlador monofásico con carga resistiva. Controlador monofásico con carga R-L. Simulación en PSpice de los controladores de tensión alterna monofásicos. Controladores trifásicos de tensión. Carga resistiva conectada en estrella. Carga R-L conectada en estrella. Carga resistiva conectada en triángulo. Control de la velocidad de los motores de inducción. Control de VAR estático (compensador estático de reactiva). Resumen. Problemas. Controladores de tensión monofásicos. Controladores de tensión trifásicos.
• CAPÍTULO 6 CONVERTIDORES CC-CC. Reguladores lineales de tensión. Un convertidor conmutado básico. El convertidor reductor. Relaciones entre la tensión y la corriente. Rizado de la tensión de salida. Consideraciones de diseño. El convertidor elevador. Relaciones entre la tensión y la corriente. Rizado de la tensión de salida. El convertidor reductor-elevador. Relaciones entre la tensión y la corriente. Rizado de la tensión de salida. El convertidor Cuk. Efectos no ideales en el funcionamiento de un convertidor. Caídas de tensión en los interruptores. Resistencia del condensador: efecto en el rizado. Resistencia de la bobina. Pérdidas de conmutación. Funcionamiento con corriente discontinua. Convertidor reductor con corriente discontinua. Convertidor elevador con corriente discontinua. Simulación en PSpice de los convertidores CC-CC. Un modelo conmutado en PSpice. Un modelo de circuito promediado. Resumen. Problemas. Convertidores lineales. Convertidor conmutado básico. Convertidor reductor. Convertidor elevador. Convertidor reductor-elevador. Convertidor Cuk. Efectos no ideales. Corriente discontinua. PSpice.
• CAPÍTULO 7 FUENTES DE ALIMENTACIÓN DE CORRIENTE CONTINUA. Introducción. Modelos de transformadores. El convertidor flyback. Análisis con el interruptor cerrado. Análisis con el interruptor abierto. Modo de corriente discontinua en el convertidor flyback. Resumen del funcionamiento del convertidor flyback. El convertidor forward. Análisis con el interruptor cerrado. Análisis con el interruptor abierto. Resumen del funcionamiento del convertidor forward. Convertidor forward con dos interruptores. El convertidor push-pull. Interruptor Sw1 cerrado. Interruptor Sw2 cerrado. Ambos interruptores abiertos. Resumen del funcionamiento del convertidor push-pull. Convertidores CC-CC en puente completo y en semi-puente. Convertidores alimentados en corriente. Swt cerrado y Sw2 abierto. SW1 abierto y Sw2 cerrado. Swt y Sw2 cerrados. Convertidores con múltiples salidas. Elección de convertidores. Simulación en PSpice de las fuentes de alimentación de continua. Convertidor flyback. Convertidor forward. Convertidor push-pull. Convertidor alimentado en corriente. Control de las fuentes de alimentación. Estabilidad del bucle de control. Análisis en pequeña señal. Función de transferencia del interruptor. Función de transferencia del filtro. Función de transferencia del circuito PWM. Amplificador de error con compensación. Diseño de un amplificador de error compensado. Simulación en PSpice del control por realimentación. Circuitos de control PWM. Problemas. Convertidor flyback. Convertidor forward. Convertidor push-pull. Convertidor alimentado en corriente. PSpice. Control.
• CAPÍTULO 8 INVERSORES: CONVERSIÓN DE CONTINUA EN ALTERNA. Introducción. El puente convertidor de onda completa. El inversor de onda cuadrada. Análisis mediante series de Fourier. Distorsión armónica total. Simulación en PSpice de los inversores de onda cuadrada. Control de armónicos y de amplitud. El inversor en medio puente. Salida con modulación por anchura de impulsos. Conmutación bipolar. Conmutación unipolar. Definiciones y consideraciones relativas a la modulación PWM. Armónicos en la modulación PWM. Conmutación bipolar. Conmutación unipolar. Simulación de inversores con modulación por anchura de impulsos. PWM bipolar. PWM unipolar. Inversores trifásicos. Inversor de seis pasos. Inversor trifásico PWM. Simulación en PSpice de los inversores trifásicos. Inversores trifásicos de seis pasos. Inversores trifásicos PWM. Control de velocidad de motores de inducción. Resumen. Problemas. Inversor de onda cuadrada y análisis de Fourier. Control de armónicos y de amplitud. Inversores con modulación por anchura de impulsos. Inversores trifásicos.
• CAPITULO 9 CONVERTIDORES RESONANTES. Introducción. Convertidor conmutado resonante: conmutación a corriente. Funcionamiento básico. Análisis para 0  t  t1. Análisis para t1  t  t2. Análisis para t2  t  t3. Análisis para t3  t  T. Tensión de salida. Convertidor conmutado resonante: conmutación a tensión c. Funcionamiento básico. Análisis para 0  t  t1. Análisis para t1  t  t2. Análisis para t2  t  t3. Análisis para t3 t  T. Tensión de salida. El inversor resonante serie. Pérdidas de conmutación. Control de amplitud. Convertidor CC-CC resonante serie. Funcionamiento básico. Funcionamiento para ws > w0. Funcionamiento para w2/2  ws  w0. Funcionamiento para ws  w0/2. Variantes del convertidor CC-CC resonante serie. Convertidor CC-CC resonante paralelo. Convertidor CC-CC serie-paralelo. Comparación de convertidores resonantes. El convertidor resonante con paso intermedio por corriente continua. Resumen. Problemas. Convertidor resonante de conmutación a corriente cero. Convertidor resonante de conmutación a tensión cero. Inversor resonante. Convertidor CC-CC resonante serie. Convertidor CC-CC resonante paralelo. Convertidor CC-CC serie-paralelo. Convertidor resonante con paso intermedio por corriente continua.
• CAPÍTULO 10 CIRCUITOS DE EXCITACIÓN Y DE PROTECCIÓN. Introducción. Circuito de excitación para MOSFET. Circuitos de excitación para el transistor bipolar. Circuitos de excitación de tiristor. Circuitos de protección para el transistor. Circuitos de protección de recuperación de energía. Circuitos de protección para el tiristor. Resumen. Problemas. Circuitos de excitación para MOSFET. Circuito de excitación del transistor bipolar. Circuitos de protección.
• APÉNDICE A SERIES DE FOURIER PARA ALGUNAS FORMAS DE ONDAS COMUNES. Las series de Fourier. Sinusoide rectificada de media onda. Sinusoide rectificada de onda completa. Rectificador trifásico en puente. Forma de onda pulsante. Onda cuadrada. Onda cuadrada modificada. Inversor trifásico de seis pasos.
• APÉNDICE B PROMEDIO DEL ESPACIO DE ESTADOS. Pequeña señal y régimen permanente. Ecuaciones de estado para el convertidor reductor.