escuela superior politÉcnica del litoral · o troceador clase d: análisis, circuitos de...
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CÓDIGO: FIEC03152
NÚMERO DE CRÉDITOS: 4 Teóricos: 4 Prácticos: O
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación
SYLLABUS DEL CURSO Electrónica De Potencia li
t CÓDIGO Y NÚMERO DE CRÉDITOS
. 2: DESCRIPCIÓN DEL CURSO
El principal objetivo de este curso es el estudio y análisis de troceadores (convertidores DC/DC): topologías, conmutación por corriente y voltaje, cuadrantes de operación, conducción continua y discontinua, técnicas de modulación, control de torque y velocidad de motores de corriente continua. Inversores (convertidores DC/AC): Monofásicos y trifásicos de dos niveles con fuente de voltaje: topologías, técnicas de modulación PWM y vectorial. Inversores monofásicos y trifásicos de dos niveles con fuente de corriente. Inversores trifásicos de niveles múltiples con retención del punto neutro con diodos, con condensador flotante, en cascada con puentes H y aplicaciones en accionamientos de media tensión. Inversores de pulso resonante. Inversores matriciales (convertidores AC/AC). Análisis de Fourier y armónicos de los convertidores de potencia. Este curso enfatiza el uso de herramientas modernas para la programación, simulación, análisis y diseño asistidos por computador (MATLAB-Simulink-SimPowerSystem y SPICE) en el control de los convertidores de potencia.
3. PRERREQUISITOS Y CORREQUISITOS.
PRERREQUISITOS FIEC00166 MAQUINARIA ELÉCTRICA II FIEC03129 ELECTRÓNICA DE POTENCIA I
CORREQUISITOS
4. TEXTO GUIA Y OTRAS REFERENCIAS REQUERIDAS PARA EL DICTADO DEL CURSO
TEXTO GUÍA
1. Muhammad H. Rashid, "Electrónica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones", Tercera edición, 2004, Pearson-Prentice Hall
REFERENCIAS
1. Mohan, Undeland, Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications and Design," Third Edition, Wiley 2. Alberto Larco, "Material Guía de Electrónica de Potencia II," 2012, FIEC-ESPOL
5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO
Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: 1. Comprender la operación de convertidores DC/DC (troceadores), diseñar y seleccionar convertidores DC/DC para aplicaciones industriales. 2. Comprender la operación de convertidores DC/AC (inversores), tanto monofásicos como trifásicos, diseñar y seleccionar convertidores DC/AC para aplicaciones industriales. 3. Comprender la operación de convertidores AC/AC (inversores matriciales), diseñar y seleccionar convertidores AC/AC para aplicaciones industriales. 4. Identificar las técnicas de diseño de circuitos de modulación empleadas para las diversas topologías de convertidores de potencia DC/DC, DC/AC y AC/AC y analizar de nuevas técnicas empleadas en convertidores de potencia. 5. Utilizar herramientas modernas para la programación, simulación y análisis de convertidores de potencia_ 6. Realizar análisis de armónicos y figuras de mérito de convertidores DC/DC, DC/AC y AC/AC. 7. Comprender el papel que juega la Electrónica de Potencia en la eficiente utilización de la energía eléctrica y su importancia en el desarrollo de nuevas tecnologías para aplicaciones industriales, así como su importancia en el campo de energías renovables y vehículos híbridos.
6. PROGRAMA DEL CURSO
I. TROCEADORES (CONVERTIDORES DC/DC) ( sesiones - 12 horas).
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o Introducción y campos de aplicación de los troceadores en los diversos sectores de la Industria Ecuatoriana.
o Clasificación general.
o Troceador clase A: circuito de fuerza; conducción continua y discontinua; conmutación de corriente y de voltaje; técnicas de diseño, selección de componentes y protecciones; Circuitos de generación de señales de modulación; control de torque y velocidad de accionamientos de motores DC.
o Troceador clase B: análisis, circuitos de generación de sañales de modulación y control.
o Troceador clase C: análisis; modulación unipolar; operación en dos cuadrantes; circuitos de generación de señales de modulación; control de motores DC con frenado regenerativo; aplicaciones en subsistemas de tracción de vehículos híbridos y fuentes de generación de energía renovable (eólica y solar).
o Troceador clase D: análisis, circuitos de generación de señales de disparo y control.
o Troceador clase E. modulación unipolar, operación en cuatro cuadrantes, circuitos de generación de señales de disparo; control de motores DC con inversión de giro y frenado regenerativo; control de posición mediante motores DC (servomotores) alimentados por troceadores de cuatro cuadrantes.
o Programación con Matlab y simulación con Spice y SimPowerSystems.
II. INVERSORES MONOFASICOS (CONVERTIDORES DC/AC) ( sesiones - 12 horas).
o Introducción y campos de aplicación de los inversores monofásicos en los diversos sectores de la Industria Ecuatoriana.
o Clasificación general.
o Inversores monofásicos con fuente de voltaje: clasificación y aplicaciones;
o Topología en medio puente (un ramal) de dos niveles: Modulación de onda cuadrada, PWM de onda cuadrada bipolar, PWM sinusoidal bipolar y técnicas especiales;
o Topología en puente completo (dos ramales) de dos niveles: modulación de onda cuadrada, PWM de onda cuadrada de pulso único, PWM de onda cuadrada unipolar, PWM de onda cuadrada bipolar, PWM sinusoidal unipolar, PWM sinusoidal bipolar, técnicas especiales.
o Topología en medio puente (un ramal) de tres niveles: retención del punto neutro con diodos; condensador flotante; técnicas de modulación.
o Topología en puente completo (dos ramales) de tres niveles: retención del punto neutro con diodos; condensador flotante; técnicas de modulación.
o Topología de puente completo de dos niveles conectados en cascada (cinco niveles)
o Operación regenerativa de los inversores (rectificadores PWM con fuente de voltaje).
o Inversores monofásicos con fuente de corriente: Topología en puente completo; Operación regenerativa de los inversores (rectificadores PWM con fuente de corriente).
o Técnicas de diseño de moduladores y circuitos de generación de señales de conmutación mediante SPICE y SimPowerSystem.
o Análisis de Fourier y armónicos y simulaciones mediante SPICE y SimPowerSystem.
III. INVERSORES TRIFASICOS (CONVERTIDORES DC/AC) ( sesiones - 12 horas).
o Clasificación general y aplicaciones.
o Inversores trifásicos con fuente de voltaje: clasificación y aplicaciones.
o Topología en puente completo (tres ramales) dos niveles: modulación de onda cuadrada, conducción de 120 y 180 grados; modulación PWM sinuosidad unipolar, PWM sinusoidal bipolar, PWM vectorial unipolar, técnicas especiales.
o Operación regenerativa de los inversores (rectificadores PWM con fuente de voltaje).
o Inversores trifásicos con fuente de corriente.
o Introducción a los sistemas de control de velocidad de motores AC.
o Técnicas de diseño de moduladores con SPICE y SimPowerSystems.
o Análisis de Fourier y armónicos con simulaciones mediante SPICE y SimPowerSystem.
IV. INVERSORES TRIFASICOS DE NIVELES MULTIPLES (CONVERTIDORES DC/AC) ( sesiones -8 horas).
o Clasificación general y aplicaciones.
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FORMACIÓN BÁSICA FORMACIÓN PROFESIONAL FORMACIÓN HUMANA
X
Es una materia del eje de formación profesional en la malla de la especialización de Electrónica y Automatización industrial y contribuye en las ciencias de la ingeniería con el análisis, diseño y dimensionamiento de convertidores de potencia para aplicaciones industriales reforzada con el uso de herramientas modernas de programación y simulación asistida por computador.
o Topología con retención del punto neutro con diodos (NPC): principio de operación; inversor NPC de tres, cuatro y cinco niveles.
o Topología con condensadores flotantes: principio de operación; inversor con condensador flotante de tres y cinco niveles.
o Topología en puente H conectados en cascada: principio de operación; puente H conectado en cascada de tres y cinco niveles.
o Aplicaciones de los inversores de niveles múltiples en accionamientos de media tensión.
o Técnicas de diseño de moduladores con SimPowerSystems.
o Análisis de Fourier y armónicos con simulaciones en SimPowerSystem.
V. INVERSORES DE PULSO RESONANTE (CONVERTIDORES DC/AC) ( sesiones - 6 horas).
o Inversores resonantes serie.
o Respuesta de frecuencia de inversores resonantes serie.
o Inversores resonantes paralelo.
o Inversor resonante clase E.
o Inversores resonantes por conmutación a corriente cero.
o Inversores resonantes por conmutación a voltaje cero.
o Inversores ZVS de dos cuadrantes.
o Técnicas de diseño de moduladores con SimPowerSystems.
VI. INVERSORES MATRICIALES (CONVERTIDORES AC/AC) ( sesiones - 6 horas).
o Topologías.
o Interruptores de conmutación bidireccional.
o Estrategias de conmutación.
o Técnicas de control para convertidores matriciales.
o Técnicas de diseño de moduladores con SimPowerSystems.
o Análisis de armónicos con SimPowerSystem.
o Aplicaciones industriales.
7. CARGA HORARIA: TEORÍA/PRÁCTICA
Dos sesiones de clases por semana de dos horas de duración por sesión (56 horas de duración totales por semestre)
8. CONTRIBUCIÓN DEL CURSO EN LA FORMACIÓN DEL ESTUDIANTE
9. RELACIÓN DE LOS RESULTADOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO CON LOS RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA CARRERA
RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA
CARRERA
1 CONTRIBUCI ÓN (Alta,
Media, Baja)
RESULTADOS DE
APRENDIZAJE DEL CURSO
El estudiante debe
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-- — a) Habilidad para aplicar
conocimiento de matemáticas, ciencia e ingeniería
Alta 1,2,3,6 Analizar y encontrar soluciones matemáticas para las variables eléctricas de los convertidores y aplicar las técnicas de Fourier para el análisis de armónicos y
figuras de mérito de los convertidores de potencia.
b) Habilidad para diseñar y conducir experimentos, así como para analizar e interpretar datos
Media 5 Diseñar, analizar e interpretar datos obtenidos a partir de las
simulaciones de las técnicas de modulación de las diferentes topologías de sistemas de
conversión de potencia.
c) Habilidad para diseñar un sistema, componente o proceso
bajo restricciones realistas
Media 5 Tareas para simular y depurar aplicaciones con sistemas de
conversión de potencia DC/DC y DC/AC bajo restricciones
realistas.
d) Habilidad para trabajar como un equipo multidisciplinario
Media 1,2,3,4,5 Tareas para simular y depurar aplicaciones con sistemas de
conversión de potencia DC/DC y DC/AC bajo restricciones
realistas.
e) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas de
ingeniería
Media 1,2,3,4,5 Tareas de análisis de casos de estudio de soluciones de
Ingeniería con la participación de grupos de tres estudiantes.
f) Comprensión de la responsabilidad ética y
profesional
Baja
g) Habilidad para comunicarse efectivamente
Baja
h) Una amplia educación necesaria para entender el
impacto de las soluciones de ingeniería en un contexto social, medioambiental, económico y
global
Baja
i) Reconocimiento de la necesidad y una habilidad para
comprometerse con el aprendizaje a lo largo de la vida
Media 7 Tareas con tópicos de investigación actualizados en el
área de aplicación de convertidores en equipos
modernos con tecnología de punta.
j) Conocimiento de los temas contemporáneos
Baja
k) Habilidad para usar las técnicas, habilidades y
herramientas modernas para la práctica de la ingeniería
Alta 5 Tareas para utilizar herramientas modernas de programación y
simulación asistida por computador: SPICE, MATLAB,Simulink- SimPowerSystem.
I) Capacidad de liderar, gestionar o emprender proyectos
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FIR
SECRETARIO ACADÉMICO DE LA UNIDAD ACADÉMICA
DIRECTOR DE LA SECRETARIA TÉCNICA ACADÉMICA
NOMBRE:
,Sra.iaeonor Caicedo u,
NOMBRE:
Ir .Marcos Mendoza \r.
Resolución y Fecha dea ación en el Consejo Directiv6:-
2013 201-10-7 s endoza V
DIRECTOR DE LA SECRETARIA -- TÉCNICA ACADÉMICA --
0111r011 FIRMA:
ESCUELA SUPERIOR
10. EVALUACIÓN DEL CURSO
Actividades de Evaluación
Exámenes
X
Lecciones
Tareas
X
Proyectos
Laboratorio/Experimental
Participación en Clase
Visitas en Clase
X
[Otras X
11. RESPONSABLE DE LA ELABORACIÓN DEL SYLLABUS Y FECHA DE ELABORACIÓN
Elaborado por :
Fecha:
ING. DAMIAN LARCO G.
20 FEB 2013
12. VISADO
13. VIGENCIA DEL SYLLABUS
RESOLUCIÓN DEL CONSEJO POLITECNICO:
13-12-343
2013-12-12
FECHA:
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