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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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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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