Electronica de Potencia - Muhammad Rashid

Electrónica de Potencia
Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones.

Muhammad Rashid

Fuente: @ta_legaspi_to


Reseña
Los fundamentos de la electrónica de potencia están bien establecidos, y no cambian con rapidez. Sin embargo, las características de los dispositivos mejoran de manera continua y se van agregando nuevos diseños.
En concordancia con lo anterior, esta tercera edición va dirigida a un curso de electrónica de potencia y de convertidores estáticos para estudiantes de licenciatura, tanto principiantes como avanzados. También se puede usar como texto para graduados y como libro de referencia para ingenieros en el campo del diseño electrónico.
En los apéndices de la obra se incluyen temas como circuitos trifásicos, circuitos magnéticos, funciones de conmutación de convertidores, análisis de transitorios en cd y análisis de Fourier. Además de que ha sido revisada completamente, la presente obra ahora incluye tres nuevos capítulos: Inversores multinivel. Sistemas flexibles de transmisión de ca y Circuitos excitadores de compuerta. Asimismo, integra herramientas de software estándar de la industria, como SPICE y MathCad.

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Contenido. 

• Prefacio
• Acerca del autor. 
• Capítulo 1 Introducción. Aplicaciones de la electrónica de potencia. Historia de la electrónica de potencia 2 Dispositivos semiconductores de potencia. Diodos de potencia. Tiristores. Transistores de potencia. Características de control de los dispositivos de potencia. Características y especificaciones de los interruptores. Características ideales. Características de los dispositivos prácticos. Especificaciones de interruptor. Opciones de dispositivo. Tipos de circuitos electrónicos de potencia. Diseño de equipo de electrónica de potencia. Determinación del valor cuadrático medio de las formas de onda Efectos periféricos. Módulos de potencia. Módulos inteligentes. Revistas y conferencias sobre electrónica de potencia. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. 
• Capítulo 2 Diodos semiconductores de potencia y circuitos. Introducción. Fundamentos de semiconductores Características del diodo. Características de recuperación inversa. Tipos de diodos de potencia. Diodos de propósito general. Diodos de recuperación rápida. Diodos Schottky. Diodos de carburo de silicio. Modelo SPICE de diodo. Diodos conectados en serie. Diodos conectados en paralelo. Diodos con cargas RC y RL. Diodos con cargas LC y RL. Diodos de corrida libre. Recuperación de la energía aprisionada con un diodo. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 3 Rectificadores con diodos. Introducción. Rectificadores monofásicos de media onda. Parámetros de rendimiento. Rectificadores monofásicos de onda completa. Rectificador monofásico de onda completa con carga RL. Rectificadores polifásicos en estrella. Rectificadores trifásicos en puente. Rectificador trifásico en puente con carga RL. Comparaciones de rectificadores con diodos. Diseño de circuitos rectificadores. Voltaje de salida con filtro LC. Efectos de las inductancias de la fuente y de la carga. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 4 Transistores de potencia. Introducción. Transistores bipolares de unión. Características en estado permanente. Características de conmutación. Límites de conmutación. MOSFET de potencia. Características en estado permanente. Características de conmutación. COOLMOS. SIT. IGBT. Operación en serie y en paralelo. Limitaciones por di/dt y por dv/dt. Modelos SPICE. Modelo SPICE del BJT Modelo SPICE de MOSFET Modelo SPICE del IGBT. Comparación de transistores. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 5 Convertidores CD-CD. Introducción. Principio de operación de bajada. 5.2.1 Generación del ciclo de trabajo. Convertidor de bajada con carga RL. Principio de la operación de subida. Convertidor de subida con una carga resistiva. Parámetros de funcionamiento. Clasificación de los convertidores. Reguladores de modo de conmutación. Reguladores reductores. Reguladores elevadores. Reguladores reductores y elevadores. Reguladores de Cúk. Limitaciones de la conversión en una etapa. Comparación de los reguladores. Convertidor elevador con varias salidas. Convertidor elevador alimentado por rectificador de diodo Diseño del circuito interruptor periódico. Análisis de estado-espacio de los reguladores. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 6 Inversores modulados por ancho de pulso. Introducción. Principio de operación. Parámetros de rendimiento. Puentes inversores monofásicos. Inversores trifásicos. Conducción a 180 grados. Conducción a 120 grados. Inversores monofásicos controlados por voltaje. Modulación por ancho de pulso único. Modulación por ancho de pulso múltiple. Modulación por ancho de pulso sinusoidal. Modulación por ancho de pulso sinusoidal modificada. Control por desplazamiento de fase. Técnicas avanzadas de modulación. Inversores monofásicos controlados por voltaje. PWM sinusoidal. PWM de 60 grados. PWM con tercera armónica. Modulación por vector espacial. Comparación de las técnicas de PWM. Reducción de armónicas. Inversores con fuente de corriente. Inversor de enlace de CD variable. Inversor elevador. Diseño de circuitos de inversor. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 7 Tiristores. Introducción. Características de los tiristores. Modelo del tiristor empleando dos transistores. Activación del tiristor. Apagado del tiristor. Tipos de tiristores. Tiristores controlados por fase. BCT. Tiristores de conmutación rápida. LASCR. Tiristores de tríodo bidireccional. RCT. GTO. FET-CTH. MTO. ETO. IGCT. MCT. SITH. Comparaciones de tiristores. Operación de tiristores en serie. Operación de tiristores en paralelo. Protección contra di/dt. Protección contra dv/dt. Modelos SPICE para tiristores. Modelo SPICE del tiristor. Modelo SPICE del GTO. Modelo SPICE del MCT. Modelo SPICE del SITH. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 8 Inversores de pulso resonante. Introducción. Inversores resonantes serie. Inversores resonantes serie con interruptores unidireccionales. Inversores resonantes serie con interruptores bidireccionales. Respuestas en frecuencia de inversores resonantes serie. Respuesta en frecuencia para cargas en serie. Respuesta en frecuencia para cargas en paralelo. Respuesta en frecuencia para cargas en serie-paralelo. Inversores resonantes paralelo. Control de voltaje en inversores resonantes. Inversor resonante clase E. Rectificador resonante clase E. Convertidores resonantes por conmutación a corriente cero. Convertidor resonante ZCS tipo L. Convertidor resonante ZCS tipo M. Convertidores resonantes por conmutación a voltaje cero. Comparación entre convertidores resonantes ZCS y ZVS. Convertidores resonantes ZVS de dos cuadrantes. Inversores resonantes de enlace de CD. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 9 Inversor multinivel. Introducción. El concepto de multinivel. Tipos de inversores multinivel. Inversor multinivel con diodo fijador. Principio de operación. Propiedades del inversor con diodo fijador. Inversor con diodo fijador mejorado. Inversor multinivel con capacitores volantes. Principios de operación. Características del inversor con capacitores volantes. Inversor multinivel en cascada. Principio de operación. Propiedades del inversor en cascada. Aplicaciones. Compensación de la potencia reactiva. Interconexión espalda con espalda. Excitadores de velocidad ajustable. Corrientes de conmutación del dispositivo. Balanceo de voltaje del capacitor de enlace de CD. Características de inversores multinivel. Comparación de convertidores multinivel. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. Capitulo 10 Rectificadores controlados. Introducción. Principio de operación del convertidor controlado por fase. Convertidores monofásicos completos. Convertidor monofásico completo con carga RL. Convertidores monofásicos duales. Principio de operación de los convertidores trifásicos de media onda. Convertidores trifásicos completos. Convertidor trifásico completo con carga RL. Convertidores trifásicos duales. Mejoras al factor de potencia. Control por ángulo de extinción. Control por ángulo simétrico. Control por PWM. PWM Sinusoidal Monofásica. Rectificador trifásico PWM. Semiconvertidores monofásicos. Semiconvertidor monofásico con carga RL. Semiconvertidores trifásicos. Semiconvertidores trifásicos con carga RL. Convertidores monofásicos en serie. Convertidores de doce pulsos. Diseño de circuitos convertidores. Efecto de las inductancias de carga y de alimentación. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 11 Controladores de voltaje de ca. Introducción. Principio del control de encendido apagado. Principio de control por ángulo de fase. Controladores monofásicos bidireccionales con cargas resistivas. Controladores monofásicos con cargas inductivas. Controladores trifásicos de onda completa. Controladores trifásicos bidireccionales conectados en delta. Cambiadores de conexión en un transformador monofásico. Cicloconvertidores. Cicloconvertidores monofásicos. Cicloconvertidores trifásicos. Reducción de las armónicas en la salida. Controladores de voltaje de ca con control por PWM. Convertidor matricial. Diseño de circuitos convertidores de voltaje de CA. Efectos de las inductancias de alimentación y de carga. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 12 Interruptores estáticos. Introducción. Interruptores de ca monofásicos. Interruptores de ca trifásicos. Interruptores trifásicos reversibles. Interruptores de ca para transferencia de canal. Interruptores de CD. Relevadores de estado sólido. Relevadores microelectrónicos. Relevador fotovoltaico. Aisladores fotovoltaicos. Diseño de interruptores estáticos. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 13 Sistemas flexibles de transmisión de ca. Introducción. Principio de la transmisión de potencia. Principio de la compensación por derivación. Compensadores en derivación. Reactor controlado por tiristor. Capacitor conmutado por tiristor. Compensador de VAR estático. Compensador avanzado de VAR estático. Principio de la compensación serie. Compensadores serie. Capacitor serie conmutado por tiristor. Capacitor serie controlado por tiristor. Capacitor serie controlado por conmutación forzada. Compensador serie de VAR estático. SSVC avanzado. Principio de la compensación por ángulo de fase. Compensador por ángulo de fase. Controlador unificado de flujo de potencia. Comparaciones de los compensadores. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 14 Fuentes de alimentación. Introducción. Fuentes de alimentación de CD. Fuentes de alimentación de cd en modo conmutado. Convertidor flyback. Convertidor directo. Convertidor push-pull. Convertidor en medio puente. Convertidor en puente completo. Fuentes de alimentación de cd resonantes. Fuentes de alimentación bidireccionales. Fuentes de alimentación de CA. Fuentes de alimentación de ca en modo conmutado. Fuentes de alimentación de ca resonantes. Fuentes de alimentación de ca bidireccionales. Conversiones multietapa. Circuitos de control. Consideraciones de diseño magnético. Diseño del transformador. Inductor de CD. Saturación magnética Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 15 Propulsores de CD. Introducción. Características básicas de los motores de CD. Modos de operación. Propulsores monofásicos. Propulsores monofásicos por convertidor de media onda. Propulsores monofásicos por semiconvertidor. Propulsores monofásicos por convertidor completo. Propulsores monofásicos por convertidor dual. Propulsores trifásicos. Propulsores trifásicos por convertidor de media onda. Propulsores trifásicos por semiconvertidor. Propulsores trifásicos por semiconvertidor completo. Propulsores trifásicos por convertidor dual. Propulsores por convertidor CD-CD. 15.6.1 Principio del control por potencia. Principio del control por freno regenerativo. Principio del convertidor por freno reostático. Principio del control combinado por freno regenerativo y reostático. Propulsores por convertidor CD-CD de dos y cuatro cuadrantes. Convertidores CD-CD polifásicos. Control en lazo cerrado de los propulsores de CD. Función de transferencia en lazo abierto. Función de transferencia en lazo cerrado. Control por lazo de seguimiento de fase. Control de propulsores de CD por microcomputadora. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 16 Propulsores de CA. Introducción. Propulsores para motores de inducción. Características de rendimiento. Control por voltaje del estator. Control por voltaje del rotor. Control por frecuencia. Control por frecuencia y voltaje. Control por corriente. Control por voltaje, corriente y frecuencia. Control en lazo cerrado de los motores de inducción. Controles vectoriales. Principio básico del control vectorial. Transformación directa y del eje de cuadratura. Control vectorial indirecto. Control vectorial directo. Propulsores con motores síncronos. Motores de rotor cilíndrico. Motores de polos salientes. Motores de reluctancia. Motores de imán permanente. Motores de reluctancia conmutada. Control de motores síncronos en lazo cerrado. Propulsores con motor CD y CA sin escobillas. Control de motores a pasos. Motores a pasos de reluctancia variable. Motores a pasos de imán permanente. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 17 Circuitos excitadores de compuerta. Introducción. Excitador de compuerta para MOSFET. Excitador de base para BJT. Aislamiento de compuerta y excitadores de base. Transformadores de pulsos. Optoacopladores. Circuitos de disparo para tiristores. Transistor monounión. Transistor monounión programable. Circuitos de disparo para convertidor con tiristores. CI excitadores de compuerta. CI excitadores para convertidores. CI de alto voltaje para excitadores de motores. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Capítulo 18 Protección de dispositivos y circuitos. Introducción. Enfriamiento y disipadores de calor. Modelado térmico de los dispositivos conmutadores de potencia. Equivalente eléctrico del modelo térmico. Circuito equivalente térmico matemático. Acoplamiento de componentes eléctricos y térmicos. Circuitos amortiguadores. Transitorios de recuperación inversa. Estados transitorios en los lados de alimentación y de carga. Protección contra voltaje con diodos de selenio y varistores de metal óxido. Protecciones contra sobrecorriente. Acción fusible. Corriente de falla con fuente de CA. Corriente de falla con fuente de CD. Interferencia electromagnética. Fuentes de EMI. Minimización de la generación de EMI. Blindaje contra EMI. Normas para EMI. Resumen. Referencias. Preguntas de repaso. Problemas. 
• Apéndice A Circuitos trifásicos. Apéndice B Circuitos magnéticos. Apéndice C Funciones de conmutación de los convertidores. Apéndice D Análisis de estados transitorios en CD. Apéndice E Análisis de Fourier. 
• Bibliografía. Respuestas a los problemas seleccionados. Índice. .