Control, potencia y electrónica
La electrónica de potencia es una disciplina de la ingeniería electrónica que se centra en el diseño, control y aplicación de dispositivos y sistemas electrónicos para el manejo eficiente de la energía eléctrica.
Esta disciplina se fundamenta en tres pilares combinados que abarcan su área de conocimiento y aplicación: el control, la potencia y la electrónica. El control hace referencia a cómo se gestionan y regulan los sistemas de esta tecnología para mantener un estado estable y controlar su comportamiento dinámico, a través del ajuste y estabilización de las variables relevantes dentro de un sistema de retroalimentación cerrado, para lograr su estado deseado.
La potencia, por su parte, se relaciona con los equipos estáticos y dinámicos utilizados en la generación, transmisión y distribución de la energía. Estos equipos están diseñados para manejar y controlar la energía eléctrica de manera eficiente y segura a lo largo de todo el sistema eléctrico.
Aplicación de un inversor en el sistema de energía fotovoltaica
El término electrónica hace referencia a los dispositivos y circuitos que se utilizan para procesar las señales eléctricas con el fin de lograr los objetivos deseados en el control de los sistemas. Estos dispositivos y circuitos están diseñados específicamente para funcionar en aplicaciones de alta potencia y están destinados a controlar y regular el flujo de energía de alta potencia.
La combinación de estos tres términos da lugar al diseño de dispositivos como los inversores solares de alta eficiencia energética de ZGR. Estos dispositivos, por ejemplo, están diseñados para convertir la energía de corriente continua generada por los módulos fotovoltaicos en corriente alterna compatible con la red.
Inversor Solar ZGR SOLAR STR 200 / 250 de ZGR Corporación
Eficiencia energética, el eje central de la electrónica de potencia
La electrónica de potencia se basa principalmente en la conmutación de dispositivos semiconductores de potencia. La evolución de la tecnología de los semiconductores de potencia ha permitido una mejora notable en las capacidades de control de potencia y en la rapidez de conmutación de los dispositivos. Este desarrollo en la electrónica de potencia ha supuesto una mejora de la eficiencia energética, ya que los dispositivos han reducido las pérdidas de energía y han mejorado en el uso eficiente de los recursos de los que disponen. Por supuesto, una mejora de la eficiencia energética ha contribuido a que se desarrollen sistemas de energía más sostenibles.
Por otro lado, el desarrollo de la tecnología de los microprocesadores y las microcomputadoras ha sido decisivo en el impacto sobre el control y la sintetización de la estrategia de control para los dispositivos semiconductores de potencia. Actualmente, los equipos de electrónica de potencia utilizan semiconductores de potencia como su componente principal, que se podría comparar con los músculos, mientras que la microelectrónica aporta el poder y la inteligencia equivalentes a un cerebro.
Esta disciplina ha adquirido un rol relevante en la tecnología actual, y se emplea en una amplia gama de productos de alta potencia, tales como los sistemas de control de temperatura, iluminación, fuentes de energía, motores, sistemas de propulsión de vehículos y sistemas de corriente continua de alto voltaje (HVDC).
Breve historia de la electrónica de potencia
La introducción del rectificador de mercurio en las primeras décadas del siglo XX da comienzo a la historia de la electrónica de potencia. Este rectificador, también llamado ignitrón, se utilizaba cuando se necesitaba controlar la intensidad en grandes instalaciones industriales y de servicios públicos, donde era necesario transformar un alto grado de amperaje en corriente alterna a corriente continua. Estos dispositivos fueron desarrollándose hasta la década de 1950, donde se dio la primera revolución electrónica, con la invención del transistor de silicio.
Este invento sirvió de piedra angular para el desarrollo de múltiples dispositivos y de la tecnología electrónica moderna. De igual manera, la microelectrónica moderna encuentra impulso en su desarrollo a lo largo de los siguientes años a partir de los semiconductores de silicio. En el año 1956, de la mano de los Bell Laboratories, surge el rectificador controlado de silicio (SCR), que se definió como tiristor. Este dispositivo está formado por elementos semiconductores que produce una conmutación a través del uso de realimentación interna.
La segunda revolución electrónica comienza con el desarrollo del tiristor comercial, que da paso a una nueva era en la electrónica de potencia. A partir de entonces, se han introducido diferentes técnicas de conversión de potencia y se han desarrollado clases distintas de dispositivos semiconductores. La revolución de la microelectrónica ha permitido que seamos capaces de procesar gigantescas cantidades de información con una increíble rapidez. Estos avances en la electrónica de potencia han dotado a la disciplina de la capacidad de controlar grandes cantidades de potencia con una eficiencia cada vez mayor. Se prevé que, en las próximas décadas, la electrónica de potencia conformará y acondicionará la electricidad en la red de transmisión entre su generación y los usuarios.
Módulos de potencia: el diseño modular para mejorar la robustez y productividad de los equipos
Los dispositivos de potencia están disponibles como unidades individuales o en fórmula de módulos. Los módulos de potencia ofrecen ventajas como menor pérdida en estado cerrado; buenas características de conmutación de alto voltaje y corriente, así como una mayor velocidad, superior a la de los dispositivos convencionales. Incluso existen módulos que incluyen mejor protección contra perturbaciones, ya que se puede cambiar el módulo afectado mientras el resto sigue funcionano y por lo tanto se mejora la productividad y la seguridad del equipo.
No es casualidad, entonces, que empresas como ZGR Corporación, se hayan especializado en el diseño modular de sus productos, que aportan mayor robustez, fiabilidad, productividad y protección a los proyectos energéticos.
Inversor central ZGR SOLAR CTRh 3300 1500 V, con modularidad redundante
ZGR SOLAR CTRH 3300 de ZGR es un ejemplo de dispositivo modular de alto rendimiento diseñado para optimizar el rendimiento en plantas fotovoltaicas medianas y grandes. Al ser además redundante, permite que se puedan cambiar los inversores averiados mientras los otros siguen funcionando, dando así respuesta a la demanda creciente del sector de las grandes utilities scale, convirtiéndose en uno de los puntos esenciales de nuestra innovación. Además, para acelerar e implementar la hibridación fotovoltaica con almacenamiento de energía en baterías, con este inversor se pueden derivar diferentes módulos a la producción fotovoltaica y otros al almacenamiento. Por lo tanto, puede operar de manera bidireccional, dando respuesta a ambas funcionalidades.
Electrónica de potencia avanzada: hacia los módulos inteligentes
Los módulos inteligentes, que son ejemplo de electrónica de potencia altamente avanzada, combinan circuitos periféricos con módulos de potencia. El circuito periférico engloba la sección de entrada y o salida, así como la interconexión con los sistemas de señales y de alto voltaje. También incluye un circuito de protección y diagnóstico, que previene el exceso de corriente, posibles cortocircuitos, sobrecalentamientos y excesos de voltaje, y una fuente de corriente de control.
Diagrama de bloques de un sistema usado para una alimentación interrumpida
Estos módulos inteligentes también reciben el nombre de “potencia astuta”. La utilización de estos módulos está en constante aumento en la disciplina de la electrónica de potencia. La tecnología de potencia astuta puede considerarse como una caja que conecta la fuente de energía con cualquier carga.
Objetivo ZGR: energía más robusta, de calidad y perdurable
ZGR pone en valor la importancia de la Electrónica de Potencia y contribuye hacia la mejora de la calidad y eficiencia del suministro eléctrico. Como expertos en esta tecnología, así como los principios fundamentales de la conversión y gestión de la energía eléctrica, ZGR tiene el conocimiento y la experiencia para desarrollar soluciones globales y especializadas para cada proyecto.
En un mundo hiperconectado e interdependiente, donde la energía lo mueve todo y marca el avance del progreso, la persistencia en la eficiencia energética, el desarrollo tecnológico y la innovación constante de ZGR consolidan su alto valor estratégico en el presente, para avanzar hacia futuro con un suministro eléctrico ininterrumpido, libre de incidencias y seguro, que permita ahorrar al máximo el uso de la energía y con una infraestructura avanzada, robusta, modular e híbrida, necesarias para un modelo de sociedad más libre, justa y competitiva. Tu energía es nuestro reto.
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