A7 Electronica de Potencia

Tópico

La electrónica de potencia se ocupa de convertir y controlar energía eléctrica a gran escala, y su técnica base es la misma modulación por ancho de pulso que ya describió el modelo de fuentes conmutadas: controlar el valor promedio efectivo de un voltaje variando rápidamente la fracción de tiempo que una fuente permanece conectada a la carga, en vez de variar continuamente ese voltaje. Es la técnica base de los variadores de velocidad para motores, de los sistemas de tracción en vehículos eléctricos y de los inversores que convierten la energía solar en corriente alterna utilizable.

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) es hoy el interruptor de potencia dominante para aplicaciones de alta tensión y alta corriente, porque combina lo mejor de dos mundos que este catálogo ya describió por separado: se controla con voltaje en su puerta, como este mismo MOSFET que ya describió un modelo anterior, pero mantiene una caída de voltaje baja en conducción, como este mismo transistor bipolar que ya describió otro modelo.

Las pérdidas de energía de un interruptor de potencia como este tienen dos orígenes distintos: pérdidas de conducción, proporcionales a la corriente que circula mientras el interruptor está cerrado, y pérdidas de conmutación, que ocurren en cada transición de encendido o apagado y que crecen con la frecuencia a la que se conmuta —retomando este mismo compromiso entre frecuencia y pérdidas que ya describió el modelo de fuentes conmutadas—; a frecuencias bajas dominan las primeras, a frecuencias altas dominan las segundas.

Por eso este módulo, que abre con la misma técnica de ancho de pulso ya establecida, cierra mostrando que esos mismos semiconductores de banda ancha que ya describió el modelo de dispositivos avanzados —carburo de silicio y nitruro de galio— permiten construir convertidores más compactos, ligeros y eficientes que los basados en silicio tradicional, precisamente porque toleran mejor las condiciones de alta tensión y alta frecuencia que este mismo compromiso de pérdidas hace inevitables, siendo hoy la tecnología clave detrás de los cargadores rápidos de vehículos eléctricos y los inversores fotovoltaicos de última generación.

ID:4065