Electrónica de potencia estudia cómo convertir y controlar la energía eléctrica con semiconductores que conmutan a alta velocidad. Es la tecnología que hay dentro de un cargador, un variador de frecuencia, un inversor fotovoltaico o un coche eléctrico, y una de las áreas con más futuro profesional.
De qué va
La idea central es usar semiconductores como interruptores muy rápidos: encendidos conducen con muy poca caída de tensión; apagados no dejan pasar corriente. Abriendo y cerrando miles de veces por segundo, con el control adecuado, se puede convertir casi cualquier forma de energía eléctrica en otra:
| Conversión | Convertidor | Ejemplo |
|---|---|---|
| Alterna → continua | Rectificador | Cargador de baterías |
| Continua → continua | Convertidor CC-CC | Fuente de un ordenador |
| Continua → alterna | Inversor | Inversor fotovoltaico |
| Alterna → alterna (otra frecuencia) | Variador (rectificador + inversor) | Variador de un motor |
Las ideas clave
Rectificadores
Convierten la alterna en continua. El puente trifásico de diodos es el más usado en la industria: su salida tiene poco rizado y su tensión media es 1,35 veces la tensión de línea.
Convertidores CC-CC
El reductor baja la tensión y el elevador la sube. Su comportamiento depende del ciclo de trabajo D, la fracción del tiempo en que el interruptor conduce.
Inversores y PWM
Un inversor crea una tensión alterna conmutando una tensión continua. Con la modulación por ancho de pulso, se consigue que la tensión media en cada instante siga una senoide, de la frecuencia y la amplitud que se quieran. Es la base de los variadores de frecuencia, que permiten controlar la velocidad de los motores de inducción y ahorrar mucha energía en bombas y ventiladores.
Armónicos
Los convertidores consumen corrientes no senoidales que contienen armónicos. Calientan cables y transformadores, empeoran el factor de potencia y pueden afectar a otros equipos. Por eso se usan filtros y diseños de bajo contenido armónico.
Cómo aprobarla
- Dibuja siempre las formas de onda de tensión y corriente: casi todos los resultados salen de calcular áreas y valores medios sobre ellas.
- Aprende las fórmulas básicas de cada convertidor, pero sobre todo entiende de dónde salen: el examen suele cambiar la configuración.
- Repasa los valores medio y eficaz de formas de onda recortadas.