Electrnica de Potencia Aplicada:

Introduccin

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Objetivo del curso

Disear circuitos electrnicos de potencia y convertidores de energa, para el arranque, control y proteccin de motores elctricos de corriente alterna y directa en aplicaciones de uso industrial.

El objetivo es que los alumnos conozcan los dispositivos semiconductores de potencia ms empleados en la industria, sus parmetros y caractersticas elctricas; as como sus usos en aplicaciones de rectificacin, control, disparo, proteccin y conversin de energa.

Aportacin del curso al perfil profesional: Al trmino del curso, el alumno deber manejar los dispositivos de estado slido de potencia y conocer su aplicacin en los sistemas elctricos industriales monofsicos, bifsicos y trifsicos, los elementos necesarios para el control de motores de corriente continua o alterna junto con las protecciones necesarias del caso.

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Competencias previas Aplicar los diferentes mtodos y tcnicas del anlisis de circuitos elctricos, tanto

en corriente directa como en corriente alterna, con el apoyo de las herramientas matemticas aplicables.

Conocer los dispositivos semiconductores de acuerdo a sus caractersticas elctricas, interpretndolas del manual del fabricante.

Disear, simular y construir circuitos electrnicos con dispositivos semiconductores analgicos y su aplicacin en sistemas mecatrnicos.

Aplicar los conocimientos bsicos de algebra lineal, Electricidad y Magnetismo desarrollo de Algoritmos y programacin

Competencias posteriores del curso: Desarrollo e integracin de circuitos elctricos de potencia y conversin de

energa.

Relacin con su Retcula

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Temario del curso Semiconductores de potencia (Diodos, Transistores, MOS,

IGBT's) Semana 4-6 Fecha tentativa de Examen: Marzo 25

Tiristores (SCR's, Triac's, Diac's, ...) Semana 6-9 Fecha tentativa de Examen: Marzo 25

Variadores y arrancadores de Potencia Semana 9-11 Fecha tentativa de Examen: Mayo 8

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Temario del curso Circuitos convertidores de energa elctrica

Semana 12-14 Fecha tentativa de Examen: Mayo 29

Circuitos de Disparo Semana 15-16 Fecha tentativa de Examen: Mayo 29

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Criterios de evaluacin y acreditacin Evaluacin

Examen : 70% Practicas y Tareas: 30%

Los reportes de prcticas y tareas conformarn al final de la materia una memoria prctica del curso, misma que deber ser entregada al final de este (ver el formato).

Requisito para pasar la materia Haber cubierto de manera satisfactoria TODAS las

prcticas Tener una asistencia > 80% del curso Entrega de la memoria del curso

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Bibliografa Electrnica de potencia. Hart Daniel. Ed. Pearson Educacin. Power Electronics Undeland, Tore M Ed. Wiley. Electrnica de potencia, componentes, topologa y equipos. Salvador Martnez Garca. Ed. Paraninfo. Power electronics, converters, applications, and design, N. Mohan, T. M. Underland, W. P. Robbins 2nd ed., John

Wiley & Sons, Inc., New York 1995. Electrnica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones, M. H. Rashid 2nd ed.,Prentice Hall, 1995. Gate Drive considerations for IGBT Modules. R. S. Chokhawala, J. Catt, B. R. Pelly,IEEE Trans. on Industry

Applications, vol. 31, no. 3, pp. 603-611, May/June 1995. Evaluation of Modern Power Semiconductor Devices and Future Trends of Converters. B.K. Bose, IEEE Trans.

Industry Applications, vol.28, no. 2, pp. 403-413, March/April 1992. IGBT Characteristics. S. Clemente et al.IR Application Note (AN-983A), 1996. Application Characterization of IGBTs, S. Clemente IR Application Note (AN-990),1996. International Rectifier,"Control Integrated Circuits",copyright 1996. Anlisis de redes, V. Valkenburg Limusa, 1996. Anlisis de circuitos, W. H. Hayt Mc Graw Hill, 1988. Mazda, F. F. Electrnica de Potencia, Componentes y Circuitos. Ed. Paraninfo, 1995. Wildi, Theodore. Electrical Machines, Drives and Power Systems. Fifth Edition. Prentince Hall. Hart, Daniel W. Electrnica de Potencia. Ed. Prentince Hall, 2001. Peracaula Roura, Joan. Convertidores Alterna-Continua con Tiristores. Ed. Marcombo Boixareu Editores, 1990. Lander, Cyrill W. Power Electronics. Third Edition. McGraw Hill. 1993. Harper Enrquez, Gilberto, Control de Motores Elctricos, Ed. Limusa-Noriega Editores, 1998. Harper Enriquez, Gilberto, El ABC del Control Electrnico de las Mquinas Elctricas, Ed. Limusa- Noriega

Editores. Mquinas y accionamientos elctricos. Roberto Faure Benito. Ed. Nutica.

FUENTE DE

ENERGA

CC o CA

CARGA

CC o CACONVERTIDOR

ELECTRNICO

IntroductionObjetivo : Estudiar los circuitos que sirven para transformar la energa obtenida de una fuente primaria y adecuarla convenientemente para alimentar a cualquier equipo

Introduction

Conversin CC/CC

Conversin CA/CC

Conversin CA/CA

Aplicaciones

Componentes especficos

FUENTE DE

ENERGA

CC o CA

CARGA

CC o CACONVERTIDOR

ELECTRNICO

Objetivo : Estudiar los circuitos que sirven para transformar la energa obtenida de una fuente primaria y adecuarla convenientemente para alimentar a cualquier equipo

IntroductionTODOS los circuitos electrnicos requieren de una alimentacin especfica para operar. En general, los circuitos de baja potencia se alimentan con una tensin continua. En mientras que los de alta potencia emplean una tensin alterna. En funcin de la aplicacin, la tensin de alimentacin necesaria puede variar entre 1Vdc y 440Vac.

La energa que demandan los circuitos se puede obtener de diversas fuentes: Red elctrica, paneles solares, generador, etc.

En general, la energa que se obtiene de la fuente no puede ser usada directamente por el equipo que se quiere alimentar

Es necesario transformar la energa elctrica

IntroductionCmo se transforma la energa elctrica? Utilizando circuitos especficos cuya misin es precisamente tomar la energa de la fuente y transformarla de forma adecuada para que pueda ser usada por la carga. A este tipo de circuitos se les llama CONVERTIDORES.

Las fuentes de energa se dividen en : De Tensin alterna: red elctrica, aerogeneradores, generadores, etc.

De Tensin continua: bateras, paneles solares, pilas de combustible, etc.

IntroductionCmo se transforma la energa elctrica? Utilizando circuitos especficos cuya misin es precisamente tomar la energa de la fuente y transformarla de forma adecuada para que pueda ser usada por la carga. A este tipo de circuitos se les llama CONVERTIDORES.

Las cargas tambin se pueden dividir en dos categoras: De tensin continua: circuitos electrnicos en general

De tensin alterna: principalmente motores (los ms robustos) y cargas que por facilidad se alimentan en alterna (e.g. luminarias, hornos, calefactores, etc.)

IntroductionTipos de CONVERTIDORES En funcin de la fuente de energa y de la carga, tenemos 4 tipos de convertidores:

Rectificadores

Convertidores CC/CC

Inversores

Cicloconvertidores (Poco usados hoy en da ya que se les sustituye con rectificadores + inversores)

Convertidores CA/CC

Convertidores CC/CC

Convertidores CC/CA

Convertidores CA/CA

Introduction

La parte de la Electrnica que estudia este tipo de circuitos CONVERTIDORES se llama:

ELECTRNICA DE POTENCIA

En este curso nos centraremos en los dispositivos empleados en dichos sistemas as como en las configuraciones bsicas de algunos de los convertidores.

Introduction

Segn potencia del amplificador: hasta 100-200W

Aprox: 1800 W

TV LCD 50: 400 W

Hasta 400 W

Entre 1 y 6kW200 - 300W

Electrodomsticos consumen potencias del orden de 50 - 1800 W. Los ms grandes pueden consumir hasta 6kW

Introduction

Routing Switch

Los equipos industriales profesionales y los usados en muchas instalaciones pueden consumir potencias del orden de kW Inversores para motores de tamao pequeo y mediano

Conmutadores (switches) telefnicos

Otros sistemas de telecomunicaciones

Alimentacin Telecom 50 kWInversores para motores

IntroductionEn las aplicaciones de Traccin y Generacin, las potencias pueden llegar a alcanzar potencias del orden de varios MW

Potencia: 1 MW

Tensin de alimentacin: 750 Vcc

Potencia: 2,4 MW

Tensin de alimentacin: 3000 V,

600 Hz

500 kW 2 MW

Introduction

Para funcionar, el convertidor gasta una cierta cantidad de energa. Debe ser lo menor posible

Por el hecho de disipar potencia, los convertidores se van a calentar.

Es necesario evacuar el calor

Concepto de Rendimiento

ConvertidorPin Pout

Prdidas Pin > Pout

%100PP

in

out

Especificaciones de la carga

Nivel de potencia del sistema

Especificaciones de la fuente de energa

El convertidor debe ser lo ms sencillo y pequeo posible (tamao, costo)

Introduction

Aplicaciones de diversos dispositivos de potencia

Introduction

Introduction

Introduction

Sistemas embebidosSlide 2Slide 3Slide 4Slide 5Slide 6Slide 7Slide 8Slide 9Slide 10Slide 11Slide 12Slide 13Slide 14Slide 15Slide 16Slide 17Slide 18Slide 19Slide 20Slide 21Slide 22