Sistemas Electrónicos de Potencia

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1 Sistemas Electrónicos de Potencia 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) 2

2 Relación con otras asignaturas ELECTRÓNICA ANALÓGICA (TEORÍA DE REALIMENTACIÓN, RESPUESTA EN FRECUENCIA) CIRCUITOS ELECTRÓNICOS (SEMICONDUCTORES DE POTENCIA, ALIMENTACIÓN DC, ACTUADORES ELECTROMECÁNICOS, DISEÑO DE P.C.B S ) SISTEMAS ELECTRÓNICOS DE CONTROL (TÉCNICAS DE ANÁLISIS Y DISEÑO DE CONTROLADORES ANALÓGICOS) CAMPO PROFESIONAL TÉCNICAS DE DISEÑO ANALÓGICO SISTEMAS ELECTRÓNICOS DE POTENCIA DISEÑO HARDWARE REALIZACIÓN DEL P.F.C. ESTUDIOS 3 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. 4

3 Sistemas Electrónicos de Potencia 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. 5 Sistemas Electrónicos de Potencia 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 6

4 Sistemas Electrónicos de Potencia 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. 7 Sistemas Electrónicos de Potencia 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. 8

5 Sistemas Electrónicos de Potencia TEMA 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. 9 Sistemas Electrónicos de Potencia BIBLIOGRAFÍA 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 (3 rd Edition). Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins. Ed.: John Wiley ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Daniel W. Hart. Ed: Prentice Hall PRINCIPLES OF POWER ELECTRONICS. John G. Kassakian, Martin F. Schlecht, George C. Verghese. Ed. Addison Wesley SOLID-STATE POWER CONVERSION HANDBOOK. Ralph E. Tarter. Ed. Wiley Interscience ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Circuitos, dispositivos y aplicaciones (3 Edición). M. H. Rashid. Ed. Prentice-Hall

6 Sistemas Electrónicos de Potencia 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) 11 Sistemas Electrónicos de Potencia 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 12

7 Proyectos Fin de Carrera Recientemente finalizados Inversor conmutado en modo corriente para equipo de radioscopia. Noviembre Inversor trifásico PWM sinusoidal de 2 kw (500 VDC/350 VAC). Abril Alimentación de equipos portátiles. Supervisión, gestión y mantenimiento de tensión continua autónoma. Noviembre Gestión de alimentación de un centro de producción y distribución de televisión. Noviembre Último anteproyecto. Subsistema de control de estado de carga gas gauging 13 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) 14

8 PFC Inversor trifásico PWM sinusoidal de 2 kw (500VDC/350VAC) Alumno: Pablo Cortés Lopez Realizado en la empresa MERAK 15 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. 16

9 Descripción Infineon (ICB1FL02G) 17 Descripción Infineon (ICB1FL02G) Inversor resonante 18

10 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 19 Descripción NCP

11 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 Dotación económica: 600 euros SubBloque de conmutación v S (t) SubBloque resonante v R (t) lámpara 21 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 (nº 327) Ponencia en el Congreso SAAEI 02 : Arrancador de motores AC telecomandados mediante telefonía celular. Septiembre

12 Proyectos Fin de Carrera Otros PFCs 23