Resumen

Este trabajo presenta la revisión de la literatura que relaciona los desarrollos de los sistemas de calentamiento por inducción. Inicialmente, se presenta una contextualización de la forma general de funcionamiento y se concentra en las características particulares para uso doméstico y de manera más específica en la electrónica de potencia. Se presentan los principios de operación, las topologías de inversores resonantes más usadas (serie, paralelo, híbrida, cuasi-resonante y de un solo interruptor), las estrategias de modulación, estrategias de control usando modulación de frecuencia, por ancho de pulso y por densidad de pulso y las metodologías de conmutación suave y forzada). Finalmente, se hace un pequeño análisis sobre las áreas donde aún es necesaria la investigación tales como sistemas de calefacción por inducción con múltiples salidas, topologías de inversores de un solo interruptor y los inversores cuasi-resonantes.

1 INTRODUCCIÓN

El continuo crecimiento de la demanda de energía eléctrica hace necesaria la búsqueda de aplicaciones más eficientes en el hogar y especialmente en los electrodomésticos (estufas, hornos y calentadores de agua) que representan los mayores consumos. Uno de los métodos de calentamiento más eficientes de vanguardia es el Calentamiento por Inducción (CPI), el cual presenta características de calentamiento directo al objeto de interés y generación de temperaturas superiores a las de la fuente, entre otras [1]. Una de las principales características encontradas en este tipo de sistemas es su alta eficiencia, el método de calentamiento tradicional con energía eléctrica presenta un 65 %, el de gas un 55% y con el de CPI se llega a obtener un 90% de eficiencia. Adicionalmente, si se evalúa el proceso de calentar 1,5 litros de agua de 20°C a 95°C, se encuentran tiempos de calentamiento de 587 s para la energía eléctrica, 537 s con vitro cerámica, 480 s con gas y solo 278 s con el método de CPI [2].

La aparición de los modernos dispositivos electrónicos semiconductores de potencia como los BJT, los MOSFET y los IGBT está permitiendo aumentar la frecuencia de funcionamiento, la reducción de costos de los sistemas de CPI y por consiguiente, su introducción en el mercado de consumo de cocinas. El desarrollo de patentes en Estados Unidos, Japón y Europa [3], [4] llegaron en los años posteriores el uso de CPI a hornos industriales y posteriormente a la introducción de este tipo de sistemas para la cocción de alimentos, dadas sus características de seguridad, limpieza, rapidez de calentamiento y alta eficiencia [5]. Sin embargo, su presencia en el mercado no ha sido tan significativa debido a su elevado costo inicial, lo que mantiene la necesidad de investigaciones en el tema.

• Materias:Energía eléctrica Electrónica de potencia
• Subjects:Electric power Power electronics
• Palabras claves:Estufas por inducción; Electrónica de potencia; Inversores resonantes; Modulación por ancho de pulso; Convertidores de conmutación.
• Keywords:Domestic induction appliances; Power electronics; Resonant inverters; Pulse width modulation; Switching converters.