Soluciones avanzadas para la corrección activa del factor de potencia en fuentes de alimentación monofasicas de baja potencia

Resumen

La red eléctrica es la fuente de energía eléctrica que la mayoría de equipos electrónicos emplean para su alimentación. Los esquemas más sencillos de convertidores demandan una corriente por la red con un alto contenido armónico, ocasionando graves problemas en la red. Otra solución muy extendida consiste en demandar corriente proporcional a la tensión de red (factor de potencia unidad). Para ello se emplea un esquema de conversión que necesita dos convertidores continua/continua. Este esquema de conversión alterna/continua mediante dos etapas presenta como inconvenientes el tamaño y el rendimiento. Por otro lado, para regularizar toda la situación anteriormente comentada, recientemente se ha introducido la normativa internacional IEC 1000-3-2 que no se ponen límites al factor de potencia, sino a los armónicos de baja frecuencia de la corriente tomada de la red, abriendo así la puerta a nuevas soluciones al problema de la conversión alterna/continua. En este trabajo se proponen y se analizan de forma original cuatro familias diferentes de convertidores alterna/continua alternativas a las existentes. Las dos primeras están concebidas para mejorar ciertos aspectos de la citada conversión en dos etapas, en particular el rendimiento y el tamaño, manteniendo un factor de potencia unidad. La tercera y la cuarta familia están pensadas para cumplir la normativa de armónicos de baja frecuencia, optimizando el procesamiento de energía en la tercera, y mediante convertidores muy sencillos en la cuarta. Para todas ellas, se proponen varias topologías, reglas de diseño y métodos de control. Se analizan los armónicos de la corriente por la red y se han construido los prototipos de laboratorio reales que prueban el correcto funcionamiento y las ventajas de estas propuestas.