Sistemas de alta tensin en corriente continua (HVDC o high voltage direct current, en ingls)

Christian Florez Zamalloa

Universidad Nacional del AltiplanoFacultad de Ingeniera Mecnica Elctrica, Electrnica y SistemasCarrera profesional de Ingeniera Mecnica Elctrica

*Ing. Jhimmy Quisocala Herrera

ResumenSistemas de alta tensin de corriente continua de transmisin (HVDC) han demostrado un crecimiento constante de la capacidad de transporte a largas distancias. Adems durante los ltimos tres o cuatro dcadas. Ms de 100.000 MW de transmisin HVDC. La capacidad instalada en todo el mundo en ms de 100 proyectos y ms de 25.000 MW de capacidad de transmisin HVDC adicional se encuentra en construccin. El sistema HVDC es adecuado para interconexin de dos sistemas de energa asncronos, as como para los submarina, subterrnea y sistemas de transmisin elctricos. Para la transmisin de energa a granel a travs de distancias, los sistemas HVDC largas son menos costosos y sufren prdidas inferiores en comparacin con corriente alterna de alta tensin sistemas de transmisin (HVAC). Sistemas HVDC Multi-terminales pueden proporcionar una mejor alternativa para sistemas de transmisin subterrnea en las zonas urbanas y las grandes ciudades. Como ingeniero mecnico electricista es importante tener una comprensin bsica de la operacin del sistema de transmisin HVDC, control, caractersticas, ventajas y desventajas en comparacin con los sistemas de transmisin HVAC.Palabras claveHVDC o high voltage direct current, en ingls, HVAC o high voltage alternating current, en ingls, transmisin, largas distancias, tecnologas HVDC, ventajas, desventajas.IntroduccinCorriente alterna (AC) es la forma ms conveniente de la electricidad para la industria y/o uso residencial y en sistemas de distribucin elctricos. La corriente directa DC tiene algunas ventajas sobre AC para los sistemas de transmisin elctrica de alta potencia larga distancia, subterrnea y submarina elctrica, sistemas de transmisin y para interconectar dos sistemas de energa asncronos. Un punto de larga distancia de transmisin HVDC generalmente tiene menor costo de inversin total y las prdidas ms bajas que un esquema de transmisin de AC equivalenteNormalmente, un sistema HVDC es controlado por la electrnica de potencia ya que gracias a los avances en aisladores, conductores (tecnologa de los materiales) y de la electrnica se pueden transportar cada vez ms potencia a ms distancia, reduciendo las prdidas.Sistemas de alta tensin en corriente continua (HVDC o high voltage direct current, en ingls)Cuando los electrones cruzan el conductor, en AC los electrones oscilan de modo que van calentando el conductor y adems producen campos electromagnticos, por sta razn no se puede transportar mucha potencia elctrica.

Por otra parte la DC al tener slo una direccin no calienta el conductor ni produce oscilaciones que influyen en prdidas considerables.

Una lnea de transmisin area con tecnologa HVDC puede ser diseada de tal forma que su coste sea inferior, por unidad de longitud, en comparacin con una lnea HVAC, de la misma potencia.La capacidad de implementar sistemas HVDC con lneas subterrneos o submarinas, permite en muchos casos, acortar distancias y por ende, costos.Los sistemas de HVDC permiten longitudes de las lneas de transmisin del orden de los 600 km mientras que las de HVAC se encuentran por el orden de los 50 km. La capacidad de interconectar redes elctricas asncronas, es una de las ventajas que presenta esta tecnologa.

Descripcin de la tecnologa HVDCUn sistema de transmisin HVDC se explica bsicamente del siguiente modo. La red en CA alimenta el convertidor que opera como rectificador, previo ajuste de la tensin en un transformador. La salida del rectificador es ya energa en CC independiente de la frecuencia y fase de la red de CA. Esta energa se transmite por la red de CC, area, subterrnea o submarina, hasta otro convertidor que opera como inversor, y permite a la energa fluir de nuevo por la red de CA del receptor.

Actualmente, la mayora de la energa elctrica se transporta mediante corriente alterna clsica, ya que es ms sencillo transformar el nivel de tensin. Las limitaciones ambientales jugarn un papel importante en el desarrollo de estos sistemas elctricos de potencia, en las zonas rurales o para salvar grandes distancias sin obstculos, suelen utilizarse tendidos areos mientras que para zonas urbanas y lugares donde la legislacin medioambiental lo requiere, son adecuados los cables de alimentacin soterrados.Configuraciones del sistema HVDCConfiguracin back-to-backSuele darse para tensiones bajas, y se usa principalmente, cuando se requiere conectar redes contiguas y asncronas, o sncronas con distinta estrategia de regulacin de la frecuencia, para la estabilizacin de las redes, y para el aislamiento de perturbaciones o distorsiones de una carga o red sobre otra red.Esta configuracin no requiere conexin entre los equipos convertidores por el hecho de estar muy prximos, normalmente en la misma instalacin.

Configuracin punto a puntoSe trata de la configuracin ms habitual en HVDC y se utiliza para conectar dos subestaciones cuando la conexin HVAC o no es posible, o no resulta rentable, o es la nica solucin tcnicamente viable. En la configuracin punto a punto una estacin funciona como rectificador y otra estacin como inversor, pudiendo adoptar la conexin mono polar o bipolar. Se utiliza adems para conectar cargas mediante enlaces submarinos de cargas aisladas, como sistemas insulares, estaciones petrolferas o parques elicos offshore.Configuracin multiterminalUn sistema HVDC multiterminal se caracteriza por la conexin de ms de dos estaciones de conversin a la red. Esta conexin puede presentarse de tres maneras. Si todas las estaciones HVDC estn conectadas a la misma tensin se trata de un sistema multiterminal paralelo, si las estaciones se conectan en siguiendo un esquema multiterminal serie, cada una trabaja con una tensin diferente, y finalmente, tambin se puede adoptar una solucin intermedia o multiterminal mixta.Configuracin unitariaLa caracterstica principal de una conexin unitaria es que el generador y el rectificador estn conectados, por lo que se considera que la energa elctrica es generada en CC, consiguindose energa en cada momento a una frecuencia que no es necesariamente la de la red, en este aspecto es similar a la configuracin back-to-back.Clasificacin de las conexionesMonopolarUtiliza solamente un conductor entre las dos estaciones de conversin para transmitir la energa elctrica (normalmente con polaridad negativa). El retorno se realiza a travs de tierra o mar mediante electrodos conectados a las estaciones de conversin, que hacen las funciones de nodo y ctodo.Este tipo de conexin se utiliza cuando los sistemas a conectar estn separados por grandes distancias y donde la no instalacin de cable de retorno puede suponer un ahorro considerable. Tambin se utiliza en sistemas submarinos, donde el mar realiza las funciones de retorno, ofreciendo menores prdidas que un conductor metlico, o cuando no es posible utilizar una de las fases de una conexin bipolar. En muchos casos, la infraestructura existente y las restricciones medioambientales impiden el uso de retorno mediante electrodos, ya que se pueden dar fenmenos de corrosin en instalaciones cercanas. En este caso se utiliza el retorno metlico, usando un segundo conductor, a pesar de ser ms costoso y de generar mayores prdidas.Conexin Monopolar. a) Retorno por tierra mediante electrodos. b) Retorno metlico.

BipolarLa conexin bipolar se caracteriza por el uso de dos conductores con tensiones simtricas respecto a tierra, uno a corriente positiva y otro a corriente negativa. En la situacin ideal la corriente que atraviese cada cable ser la misma y no habr derivaciones a tierra. Esta configuracin se usa cuando la capacidad de transmisin de un enlace monopolar se supera, y cuando existe la necesidad de disponer de una energa mayor.En caso de avera en un conductor, la conexin bipolar puede funcionar temporalmente como monopolar, pudiendo transmitir ms de un 50% de la potencia total en funcin de los criterios de explotacin y de la capacidad del polo restante, proporcionando mayor fiabilidad al sistema.Las ventajas de utilizar una configuracin bipolar frente a dos monopolos son el menor costo de la lnea debido al retorno comn, y las menores prdidas. La principal desventaja es que no se dispone de retorno con los componentes adyacentes, afectando esto a ambos conductores.Dentro de la configuracin bipolar, existe una serie de variantes en funcin de cmo se opera el retorno de la corriente, o en caso de defecto en algn punto de la conexin, de cmo se consigue continuar operando la conexin bipolar. Son los siguientes:Bipolar con retorno por tierraEs la configuracin ms comn en los sistemas de transmisin bipolares. La solucin aporta un alto grado de flexibilidad cuando la lnea se opera bajo algn tipo de contingencia o mantenimiento.

En caso de que la falta ocurra solamente en las estaciones de conversin, la corriente puede ser conmutada desde el retorno por tierra a un retorno metlico que aporta la lnea que ha sufrido el fallo de las estaciones.

Bipolar con retorno metlico para el funcionamiento monopolarSi existen restricciones para el uso de electrodos, o si la distancia de transmisin es relativamente corta, se puede emplear una lnea de continua o retorno metlico (ya sea area o soterrada), como alternativa a los electrodos.

HomopolarEste esquema se caracteriza por el uso de dos o ms cables con la misma polaridad, normalmente negativa ya que genera menos prdidas debido al efecto corona. El camino de retorno puede ser por tierra (mar) mediante electrodos o metlico (mediante un conductor) cuando por motivos tcnicos o medioambientales no se puede utilizar el retorno por tierra.Cuando hay un fallo en un conductor, el convertidor completo est disponible para la alimentacin de los conductores restantes que, teniendo una cierta capacidad de sobrecarga, puede llevar ms de la potencia nominal, alcanzando hasta el doble segn el tipo de conexin.

Tipos de sistemas de alta tensin en corriente contnua HVDCExisten dos tecnologas: LCC que usa tiristores y las SVC que usa IGBT.HVDC Classic. La tecnologa convencional HVDC tiene como caracterstica principal que sus convertidores de potencia se basan en semiconductores tales como los tiristores o SCR. La desventaja de este tipo de semiconductores es que estos solo permiten controlar el encendido, no su corte, por lo cual es posible nicamente controlar la potencia activa y no la reactiva. Entre sus ventajas se encuentra la capacidad de manejar muy altas potencias, del orden los 6-7 GW con altos niveles de tensin, 800 kV aproximadamente. La transmisin HVDC convencional o de convertidor conmutado por lnea LCC es la ms extendida hoy en da, empleando convertidores que utilizan vlvulas basadas en tiristores, que son dispositivos semicontrolados que solo permiten controlar la conexin (turn-on). Un sistema HVDC-LCC o clsico consta de los siguientes componentes:a) Convertidor LCC.b) Transformador del convertidor. c) Filtro de CA.d) Filtro de CC.e) Reactancia de suavizado o reactancia de CC. f) Condensador en paralelo.g) Lnea de CC.h) Interruptores de CC.i) Interruptores de CA.j) Puesta a tierra de la instalacin. ConvertidorEn un sistema HVDC-LCC la conmutacin se lleva a cabo bsicamente del siguiente modo: Se aplica un pulso elctrico positivo (ig) en la puerta del tiristor para producir el disparo de este y en ese momento pasa a conducir la corriente (il), el dispositivo contina en conduccin hasta que la onda de corriente trata de invertirse. Es por esto que un convertidor LCC requiere una red de CA para poder conmutar, y poder funcionar como inversor. El convertidor realiza la transformacin de la energa de CA-CC y CC-CA, pudiendo considerase como la parte ms importante de un sistema HVDC.

Consiste en la asociacin en serie o paralelo (depende de la tensin de trabajo del convertidor) de tiristores junto con dispositivos auxiliares, para formar mdulos. Si bien se ha explicado anteriormente que el disparo de los tiristores se realiza mediante un impulso elctrico, conocido este dispositivo como tiristor activado por electricidad o ETT (Electrical Triggered Thyristor), en las instalaciones recientes se suelen transmitir las seales de disparo por fibra ptica mediante fotones, esto se conoce como tecnologa de tiristor activado por luz o LTT (Light Triggered Thyristor). La conversin ptico-elctrica se realiza en el propio interruptor, aportando un alto nivel de aislamiento galvnico.

a) Mdulo con vlvulas a base de tiristores LTT. b) Tiristor LTT.La topologa bsica en HVDC-LCC consiste en conectar las vlvulas para formar un rectificador de seis pulsos (rectificador trifsico en puente), que genera armnicos de orden 6n1 en el lado de alterna y de orden 6n en el de continua. Aunque a medida que la tecnologa ha avanzado la topologa ms comn es la de convertidor de doce pulsos. Consta de doce vlvulas repartidas en dos convertidores de seis pulsos con lo que en el caso de la rectificacin se consigue una onda de continua con un rizado menor. Durante su trabajo se generan armnicos de orden 12n1 en el lado de alterna y de orden 12n en el lado de continua, con lo que se reduce la tasa de distorsin armnica y se estabiliza la onda de salida si se compara con el rectificador de seis pulsos.

Transformador del convertidorTiene como objetivo adaptar la tensin que llega a las vlvulas del convertidor, y en muchos casos acta tambin como filtro en el lado de alterna (Fig.3.15-b). En general, adapta la tensin alterna de entrada para que se ajuste al valor de tensin que es requerido en la salida de continua, y a la salida del inversor para que se adapte al nivel de CA. Para un convertidor de doce pulsos la configuracin es de tres devanados, un devanado primario en estrella y dos devanados secundarios estrella- tringulo (como se ve en la parte izquierda de la Fig.3.18-a), o en el caso de conexin bipolar un convertidor con transformador estrella-tringulo y otro con transformador estrella-estrella. En ambos casos con el secundario dotado de regulacin para ajustar el nivel de tensin y mantenerlo constante en el lado de continua. Estos transformadores se pueden suministrar en unidades monofsicas o trifsicas.Filtros1- Filtros en el lado de CA. Los convertidores conmutados generan armnicos de corriente en el lado de alterna, de orden pn1 (siendo p en nmero de pulsos que genera el rectificador, si se utiliza un rectificador de 12 pulsos 12n1). Estos armnicos distorsionan la onda, generan interferencias en las telecomunicaciones y calentamientos en equipos de CA. Para amortiguar el efecto de los armnicos en el lado de alterna se emplean filtros sintonizados (con los armnicos 11 y 13) y filtros pasa-altos que ofrecen un camino de baja impedancia a las corrientes armnicas.2- Filtros en el lado de CC. Las tensiones armnicas que se generan en el lado de continua, tanto en el proceso de rectificado como en el de inversin, se traducen en corrientes (corrientes alternas) armnicas de orden pn que se superponen a la onda de continua y originan radio interferencias en sistemas de comunicacin vecinos aunque se instalen bobinas de suavizado (reactancia de suavizado). Al igual que en el lado de CA se emplean filtros sintonizados con un determinado nmero de armnicos, as como filtros pasa-bajos.Cuando se emplea la configuracin back-to-back o cuando la conexin es por cable subterrneo estos armnicos quedan apantallados y es posible prescindir de estos filtros.

Reactancia de suavizadoA este elemento se le conoce tambin como bobina de choque o suavizado, o reactancia de continua. Se trata de una reactancia inductiva normalmente, en serie con la lnea de salida en CC. Cumple las siguientes funciones:a) Prevenir corrientes intermitentes, debido al rizado de la corriente.b) Limitar las faltas de corriente en el lado de CC.c) Prevencin de efectos de resonancia en el circuito de CC.d) Reduccin de corrientes armnicas e interferencias en lneas de comunicacin.Condensadores en paraleloEn transmisiones HVDC-LCC operando normalmente, se consume energa reactiva aproximadamente con un valor del 60% de la energa activa que se est transmitiendo. Los condensadores en paralelo que se instalan en el lado de CA del convertidor, suministran la energa reactiva necesaria para mantener el nivel de tensin en el convertidor. Estos se conectan o desconectan automticamente mediante interruptores y pueden hacer las veces de filtros de armnicos.Lnea de CCLas lneas de transporte ya sean areas, subterrneas o submarinas estn siempre presentes salvo en configuraciones back-to-back. En funcin de la configuracin y la conexin se emplear un determinado nmero de conductores. Muchas instalaciones utilizan electrodos para el retorno por tierra o mar, pero debido a la oposicin por causas medioambientales es comn emplear retorno metlico por cable, aunque encarezca la instalacin, adems en las ltimas instalaciones se instala junto con los conductores de CC un enlace de comunicaciones a base de fibra ptica.1- Lneas areas: Las lneas areas que se emplean en el transporte HVDC tienen una serie de ventajas frente a las de transporte HVAC. Las torres estn mecnicamente diseadas como si de una lnea de CA se tratara, aunque cabe sealar diferencias en cuanto a la configuracin de los conductores, el campo elctrico y el diseo de los aisladores. Es en los aisladores donde las lneas de CC presentan problemas, ya que estos se disean a partir de la norma IEC60815, que marca los estndares para lneas de CA. La lnea de fuga (Distancia ms corta entre dos conductores, medida a lo largo del dispositivo que los separa. Es el parmetro en el que se basa el diseo de aisladores) para CA se basa en tensiones fase-fase, entre conductores, pero al trasladar estas distancias para los conductores en CC se debe tomar como referencia la tensin fase-tierra, por lo que se debe multiplicar el factor dado por la norma por otro punto a tener en cuenta en las lneas areas de CC es la suciedad, ya que debido al campo elctrico unidireccional y esttico se acumula ms suciedad en la superficie de las cadenas de aisladores que en el caso de una lnea de CA.

Tipos de aisladores y caractersticas2- Lneas subterrneas o submarinas: En el caso de lneas subterrneas y submarinas las ventajas de la HVDC frente a la HVAC son an ms notables como se ha explicado.En cuanto a los cables disponibles actualmente para las conexiones subterrneas y submarinas, algunos utilizados tambin en HVAC, el estado de la tecnologa es el siguiente:a) Cable de papel impregnado. Es el tipo ms utilizado en transmisiones HVDC. Se fabrica a partir de una varilla central, alrededor de la que se enrollan capas de hilo de cobre trenzado, que se cubren con capas de papel impregnado en aceite y resinas formando un componente aislante de alta viscosidad. Este cable es despus envuelto en una capa de plomo para mantener aislado el medio ambiente de los componentes aislantes del papel impregnado. La capa que sigue se compone de polietileno extruido para aportar la proteccin anticorrosin, alrededor de la cual se aplica una capa de acero galvanizado que protege contra las deformaciones permanentes durante el tendido. Finalmente se sobre esta capa de acero galvanizado se aplica una capa de polipropileno con hilos de acero galvanizado. Puede utilizarse para profundidades de ms de 1000 m, est disponible para tensiones de hasta 600 kV con una seccin de hasta 2700 mm2, y puede transmitir potencias de alrededor de 800 MW, estando la capacidad de transmisin limitada por la temperatura que alcanza el conductor.

Conductor de papel impregnado.

b) Cable refrigerado por aceite. Pertenece a un grupo de conductores denominados SCFF (Self-Contained Fluid Filled). El conductor est aislado mediante papel impregnado, igual que en el caso anterior, pero en este caso con un aceite de baja viscosidad. Adems, el cable est recorrido longitudinalmente por un conducto a travs del que circula un aceite refrigerante.Debido al conducto de refrigeracin, la longitud de utilizacin queda limitada a alrededor de 100 km, no as la profundidad, y su utilizacin es a veces discutida debido a los riesgos medioambientales que entraa una posible fuga.Este cable se puede utilizar tanto para transmisiones HVDC como para transmisiones HVAC. La seccin del conductor es de hasta 3000 mm2, y la tensin nominal que pueden alcanzar es de 600 kV.

c) Cable de polietileno reticulado o XLPE (Cross-Linked Poliethylene): El conductor est formado por hilos de cobre aislados, como indica su denominacin, a base de capas de polietileno reticulado. El material aislante permite temperaturas de trabajo normal de hasta 90C y de 250C en cortocircuito. El conductor XLPE puede trabajar a tensiones de 300 kV y alcanza secciones de hasta 3000mm2, aunque es el tipo de cable que ms se ha investigado tanto para transmisin HVDC como para HVAC y es posible obtener mejores resultados.

Conductor XLPE a) HVDC. b) HVAC trifsico. c) MVAC trifsico (media tensin).

Interruptores1- Interruptores de CA: El sistema de corriente alterna se conecta a un sistema HVDC mediante las conexiones de la subestacin, que no es ms que una barra colectora a la cual se conecta la estacin convertidora. Las conexiones de CA (red alimentadora/receptora), las conexiones de CC (entrada/salida del convertidor), y los filtros de armnicos de CA junto con otros elementos, pueden disponerse de diferentes maneras en funcin de varios requisitos como son la fiabilidad, la redundancia, el nivel de proteccin, el diseo de la subestacin, etc. Entre los tipos de interruptores de CA ms empleados en las subestaciones se encuentran: de gran volumen de aceite, de pequeo volumen de aceite, neumticos, de vaco o de hexafluoruro de azufre.2- Interruptores rpidos de CC: La aparamenta en el lado de CC de los convertidores suele componerse de seccionadores. Los cortes ante un fallo pueden llevarse a cabo por el convertidor, y puede prescindirse de aparamenta con capacidad de corte, salvo en el caso de interruptor NBS. Pero con el objetivo de evitar interrupciones de corriente y poder conmutar diferentes caminos de transmisin de CC en conexiones con ms de un polo terminal.

Circuito equivalente correspondiente a la operacin de interruptores MRTB y GRTS.Puesta a tierra de las estacionesLos electrodos de puesta a tierra, para el retorno de la corriente, son un elemento a tener en cuenta en una instalacin HVDC, ya que aportan proteccin y son una solucin econmicamente ms rentable a un retorno metlico, incluso para transmisiones de corta distancia, en el que un conductor hace de camino de retorno de la corriente. Se utilizan tanto en sistemas con conexin monopolar como bipolar, y en esta ltima, se pueden instalar los electrodos de puesta a tierra como si de un neutro se tratara, para que en caso de una falta exista la posibilidad de operar con este camino. Merece la pena sealar que aunque en una conexin bipolar la corriente est equilibrada entre los dos polos, siempre existe una pequea corriente de fuga a tierra, motivo por el que los electrodos se suelen instalar alejados de las estaciones.Los electrodos para un sistema HVDC pueden instalarse en tierra, en la costa o en el mar (submarinos), estos dos ltimos pueden ser instalados como pares andicos o catdicos.

Clasificacin general de los electrodos para HVDC

Descripcin de la tecnologa HVDC-VSCUna vez se ha introducido la tecnologa HVDC clsica se puede pasar a describir la tecnologa HVDC con convertidores de fuente de tensin o VSC (Voltage Source Converter).La investigacin y el desarrollo de dispositivos semiconductores, y de dispositivos de electrnica de potencia autoconmutados basados en estos, se lleva a cabo desde hace aos en mbitos industriales como el control de motores. De estas aplicaciones surgen los modernos sistemas utilizados en transporte de energa elctrica HVDC- VSC, basados en la unin de tantos dispositivos IGBT como se necesiten para conseguir el nivel de tensin deseado. Por lo tanto, antes de describir en profundidad la tecnologa VSC es necesario conocer los detalles de la unidad ms simple que lo compone (vlvula VSC) y por lo tanto del IGBT.Es en estos semiconductores en los que se ha centrado el desarrollo de los convertidores VSC, emplendolos en lugar de los tiristores, y aunque de momento no se alcanza el nivel de desarrollo que muestra la HVDC-LCC en lo referente a niveles de tensin o capacidad de transmisin de potencia, s presenta una serie de cualidades destacadas que lo hacen especialmente atractivo para el transporte elctrico, como son: alimentacin de redes pasivas, apoyo y/o mejora de sistemas de CA dbiles, aislamiento de cargas distorsionantes, generacin o consumo de energa reactiva, sistemas de transmisin HVDC subterrneos o submarinos, suministro de parques elicos offshore, alimentacin elctrica de ncleos urbanos y sistemas multiterminal.Vlvula VSCLa vlvula de un sistema HVDC es un interruptor electrnico controlado que realiza las conmutaciones necesarias para conseguir la conversin de CC a CA y viceversa. Las vlvulas VSC tienen la capacidad turn-on y turn-off sin necesidad de una fuente alterna para conmutar, o lo que es lo mismo, se puede controlar tanto en encendido como el apagado del dispositivo sin ayuda de una fuente de tensin adicional. Una vlvula VSC consiste bsicamente de varios dispositivos IGBT (el nmero depende de la tensin que se quiere conseguir), la unidad de puerta (controla la conmutacion), un divisor de tensin y un sistema de refrigeracin.IGCT y GTO: El tiristor de apagado mediante puerta controlada GTO surge como un avance del tiristor convencional y durante varios aos fue el nico dispositivo semiconductor controlado. En este dispositivo se basaron sistemas de control de la velocidad para motores, compensadores como el STATCOM, y otras aplicaciones. Pero el uso de este dispositivo requera adems de otros sistemas de apoyo para limitar y amortiguar sobretensiones, y servir de apoyo ante la relativamente elevada corriente de apagado que se aplica en la puerta.

a) IGCT. b) GTO

El IGCT (o GCT) signific una evolucin considerable en el rendimiento de los tiristores con capacidad de apagado. Con este dispositivo se consigue una inyeccin homognea y controlada de corriente en la puerta, reducindose las prdidas de energa hasta niveles similares a los de un tiristor convencional (en conduccin 2 V a 4 kA), y alcanzando niveles de 6 kV/6 KA, que lo hacen especialmente atractivo para sistemas de control de gran potencia (como los antes mencionados para los GTO), pero no para sistemas de control de alta tensin que necesita dispositivos conectados en serie por la elevada energa que se requiere para el control de la puerta y la velocidad de conmutacin.IGBT: Componente principal de un convertidor VSC. Consiste en una conexin integrada de un transistor de unin bipolar BJT (Bipolar Junction Transistor) y un transistor de efecto-campo MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Se puede considerar que el circuito de excitacin del IGBT es como el del MOSFET mientras que las caractersticas de conduccin son como las del BJT. El IGBT combina una puerta de entrada de alta impedancia y baja energa para su control, caracterstica de los MOSFET, con la capacidad de control de los transistores bipolares y tiristores comunes.

a) Smbolos de IGBT. b) Circuito equivalente del IGBTLas caractersticas de trabajo de un IGBT quedan determinadas mediante las curvas V-I de salida cuando el IGBT est funcionando en un determinado circuito, que tienen un aspecto semejante a las mostradas anteriormente para los MOSFET, adems el comportamiento del IGBT depende de la tensin directa puerta-surtidor VGS. El IGBT conduce (ON) cuando VGS>VGS (TH), en cambio, el IGBT no conduce o est en estado de corte (OFF) cuando VGS