Sistemas Electrónicos de Potencia

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Sistemas Electrónicos de Potencia

DATOS BÁSICOS

Asignatura optativa 6º semestre. Tipo A. Intensificación en “Diseño Analógico”. 6 créditos.

PROFESOR:

Manuel Vázquez Rodríguez (despacho 4107)

AULA : LABORATORIO 8126

TABLÓN DE ANUNCIOS: 54 b (PLANTA 2, BLOQUE 8)

http://www.sec.upm.es/docencia/plan_00/sep/sep.html

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Relación con otras asignaturas

CIRCUITOSELECTRÓNICOS

(SEMICONDUCTORES DE POTENCIA, ALIMENTACIÓN DC,

ACTUADORES ELECTROMECÁNICOS,DISEÑO DE P.C.B S )

ELECTRÓNICA ANALÓGICA

(TEORÍA DE REALIMENTACIÓN,RESPUESTA EN FRECUENCIA)

SISTEMASELECTRÓNICOS

DEPOTENCIA

DISEÑOHARDWARE

TÉCNICAS DE DISEÑOANALÓGICO

SISTEMAS ELECTRÓNICOSDE CONTROL

(TÉCNICAS DE ANÁLISIS Y DISEÑODE CONTROLADORES ANALÓGICOS)

CAMPO PROFESIONAL

REALIZACIÓN DELP.F.C.

ESTUDIOS

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Sistemas Electrónicos de Potencia

OBJETIVOS DOCENTES:

• Conocer los principales conceptos, técnicas y circuitos necesarios para comprender, especificar y diseñar sistemas electrónicos de conversión de potencia.

• Conocer las relaciones entre topología, control y función de los circuitos convertidores de potencia.

• Estudiar las técnicas auxiliares y consideraciones de importancia práctica en el diseño de sistemas electrónicos de potencia.

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TEMARIO:

TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA.

Concepto de Electrónica de Potencia. Diagrama de bloques de un sistema de potencia. Convertidores electrónicos de

potencia. Clasificación. Principio de operación y aplicaciones de los convertidores electrónicos.

Definiciones fundamentales.

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TEMA 2: COMPONENTES MAGNÉTICOS EN ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Revisión de los principios fundamentales de electromagnetismo. Modelo eléctrico equivalente del

transformador real. Ecuaciones del transformador real. Inductancias de dispersión. Pérdidas en el

núcleo y en el cobre. Tipos de transformadores y sus aplicaciones.

Núcleos magnéticos: Materiales y formas.

Técnicas de diseño de bobinas y transformadores de núcleo de ferrita

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TEMA 3: FUENTES DE ALIMENTACIÓN CONMUTADAS.

Introducción: Diagrama de bloques, principio de operación. Comparación entre fuentes lineales y

conmutadas.

Topologías de convertidores DC/DC con aislamiento galvánico. Convertidor directo (forward). Convertidor

de retroceso (flyback). Topología Push-Pull. Topologías puente y medio puente.

Control PWM. Lazo de tensión y lazo de corriente.

Circuitos de protección.

Circuitos prácticos.

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TEMA 4: INVERSORES DC/AC.

La red eléctrica.

Inversores de onda cuadrada.

Inversores con onda de salida sinusoidal por modulación PWM.

Introducción a los Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (S.A.I.). Generalidades. Diagrama de

bloques. Acumuladores. Circuitos de carga controlada de baterías. Equipos comerciales.

Introducción a los inversores resonantes. Reactancias electrónicas de alta frecuencia. Modelado y simulación

de un aparato de iluminación fluorescente con reactancia electrónica de alta frecuencia.

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Sistemas Electrónicos de PotenciaTEMA 5: TÉCNICAS AUXILIARES DE ALIMENTACIÓN DE

SISTEMAS ELECTRÓNICOS

Circuitos de alimentación mediante capacidades conmutadas.Circuitos de supervisión y gestión de energía.

Circuitos de alimentación de baja tensión.Corrección electrónica del factor de potencia.

TEMA 6: CONTROL ELECTRÓNICO DE MOTORES ELÉCTRICOS

Control electrónico de Motores eléctricos DC.Control electrónico de Motores paso a paso.

Control electrónico de Motores brushless.Control electrónico de Motores asíncronos.

Equipos comerciales variadores de velocidad. Características. Programación.

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Sistemas Electrónicos de PotenciaBIBLIOGRAFÍA

• “Diseño de bobinas y transformadores con núcleo de ferrita” y “Fuentes de alimentación conmutadas”. Antonio Pérez Ballaltas. Manuel Vázquez Rodríguez

• POWER ELECTRONICS: CONVERTERS, APPLICATIONS AND DESIGN (3rd Edition). Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins. Ed.: John Wiley. 2003.

• ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Daniel W. Hart. Ed: Prentice Hall. 2001.

• PRINCIPLES OF POWER ELECTRONICS. John G. Kassakian, Martin F. Schlecht, George C. Verghese. Ed. Addison Wesley. 1992.

• SOLID-STATE POWER CONVERSION HANDBOOK. Ralph E. Tarter. Ed. Wiley Interscience. 1993.

• ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Circuitos, dispositivos y aplicaciones (3 Edición). M. H. Rashid. Ed. Prentice-Hall. 2004.

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO

• Práctica 1.- Diseño y construcción de bobina con núcleo de ferrita.

• Práctica 2.- Diseño mediante Pspice de convertidores DC/DC aislados.

• Práctica 3.- Fuente conmutada Flyback.

• Práctica 4.- Inversor PWM monofásico (24 V DC/ 220 V AC)

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EVALUACIÓN

Teoría: Realización de ejercicios de clase y de trabajos sobre temas de la programación de la asignatura.

Laboratorio: Nota media de los diseños y prácticas realizadas

Nota final: Nota media entre las calificaciones de teoría y de laboratorio

Asistencia obligatoria

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Proyectos Fin de Carrera• Recientemente finalizados

• “Inversor conmutado en modo corriente para equipo de radioscopia”. Noviembre 2008.

• “Inversor trifásico PWM sinusoidal de 2 kW (500 VDC/350 VAC). Abril 2008.

• “Alimentación de equipos portátiles. Supervisión, gestión y mantenimiento de tensión continua autónoma”. Noviembre 2007.

• “Gestión de alimentación de un centro de producción y distribución de televisión” . Noviembre 2007.

• Último anteproyecto.

• Subsistema de control de estado de carga “gas gauging”

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PFC• Inversor conmutado en modo

corriente para equipo de radioscopia

– Alumno: Andrés Garro Retamal– Realizado mediante beca en la empresa

SUINSA Medical Systems (actualmente SEDECAL)

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PFC• Inversor trifásico PWM sinusoidal de

2 kW (500VDC/350VAC)

– Alumno: Pablo Cortés Lopez– Realizado en la empresa MERAK

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PFCs propuestos

PFC 1 : Reactancia electrónica con correción integrada del factor de potencia

Objetivos:

• Diseño de un circuito inversor en medio puente resonante, para iluminación fluorescente eficiente. • Realización de la corrección electrónica del factor de potencia.• Utilización de un circuito integrado “combo” de los que recientemente han aparecido en el mercado.

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Descripción

Infineon (ICB1FL02G)

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Descripción

Infineon (ICB1FL02G)

Inversor resonante

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PFCs propuestos

PFC 2 : Convertidor corrector PFC “follower boost”

Objetivos:

• Comparativa entre circuitos correctores del factor de potencia con tensión fija de salida y con la técnica “follower boost”•Diseño y construcción de prototipos para contrastar las diferencias

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Descripción

NCP 1653

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PFC (ediciones anteriores)• Reactancia Electrónica con

Corrección Activa del Factor de Potencia

– Alumno: José Cuenca Alba– Premio de la Asociación Electrotécnica y

Electrónica Española. Convocatoria 2003. Dotación económica: 600 euros

SubBloquede

conmutación

SubBloqueresonante

vS(t)

lámpara

vR(t)

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Proyectos Fin de Carrera• Arrancador de motor AC

telecomandado mediante teléfono celular– Alumno: Miguel Angel Caraballo Morcillo– Artículo en la revista Automática e

Instrumentación: Telecomando para motores AC mediante telefonía celular. Aplicación en un sistema de riego agrícola”. Marzo 2002 (nº327)

– Ponencia en el Congreso SAAEI ’02 : “Arrancador de motores AC telecomandadosmediante telefonía celular”. Septiembre 2002

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Proyectos Fin de Carrera• Otros PFCs