Nombre de la asignatura: Electrónica de Potencia. Créditos: 5. Aportación al perfil profesional

Transcripción

1 Nombre de la asignatura: Electrónica de Potencia Créditos: 5 Aportación al perfil profesional 1. Analizar, sintetizar, diseñar, simular, construir, Integrar, instalar, construir, optimizar, operar, controlar, circuitos de potencia que se utilizan en procesos, equipos y sistemas mecatrònicos. 2. Evaluar y generar proyectos industriales y de carácter social. 3. Coordinar y dirigir grupos multidisciplinarios fomentando el trabajo en equipo para la implementación de proyectos mecatrònicos. 4. Interpretar información técnica de las áreas que componen la Ingeniería Mecatrónica para la transferencia, adaptación, asimilación e innovación de tecnologías de vanguardia. Objetivo del aprendizaje. Analizar el comportamiento de los elementos utilizados en la electrónica de potencia para Analizar y/o diseñar los circuitos de polarizaciòn de los diodos de potencia y tiristores.. Aplicar los circuitos con tiristores en el diseño y aplicación en la solución de problemas de control de procesos mecatrònicos. Aplicar los circuitos con tiristores en los circuitos convertidores de energía. Evaluar diferentes sistemas, equipos o circuitos, que impliquen tiristores, con la misma aplicación para calificar y seleccionar el más adecuado a sus necesidades de utilización. Competencias previas. 1.- Dominar las técnicas de análisis de circuitos eléctricos tanto en C.D. como en C.A., 2.- Saber seleccionar y aplicar los elementos pasivos, diodos, transistores Bipolares y amplificadores operacionales. 3.- Leer e interpretar diagramas eléctricos y electrónicos y manejar un software de simulación. 4.- Capaz de medir las señales eléctricas e interpretar sus resultados. 5.- Utilizar las herramientas matemáticas de calculo diferencial, integral, transformadas de la place, series de fourier, variables de estado e interpretar los resultados de las operaciones matemáticas realizadas. 6.- Leer e interpretar catálogos de componentes eléctricos y electrónicos. 1

2 Temario 1,.Introducción al modelado y análisis de circuitos de potencia: Concepto u objetivo de la electrónica de potencia. Historia de la evolución de los tiristores. Diagrama a bloques de un sistema de potencia de la fuente a la carga. Reglas para el análisis de circuitos de potencia: calculo de variables eléctricas (vi) en los elementos básicos. Desarrollo en serie: cálculo de armónicos, potencia, valores eficaces. 2.-Dispositivos: Símbolo, curvas características, polarizaciòn, análisis de hojas de datos de: Diodos, Rectificadores controladores de silicio (SCR), TRIAC MOSFET de Potencia, DIAC, IGBT, UJT, PUT, SUS, IGCT. Protección contra sobre corriente y selección de disipadote de calor. 3.- Aplicaciones en: Circuitos de disparo: sin aislamiento con redes pasivas (RC) con aislamiento con acoplamientos ópticos y magnéticos. con dispositivos digitales: Divisores de frecuencia, detectores de cruce por cero, microcontroladores, modulador de ancho de pulso. Convertidores de energía eléctrica. Rectificador controlado de onda completa, Monofàsica, Rectificador semicontrolado de onda completa, trifásica Rectificador controlado de onda completa, trifásica. Inversores(CD-CA) Flyback Modulación PWM, SPWM Cicloconvertidores(CA-CA) Choppers ( CD-CD)----troceadores Reductor (BUCK) Elevador (BOOST) Reductor-Elevador (BUCK-BOOST) CUK Calentamiento por inducción. Sistemas de control del factor de potencia, balastras electrónicos para iluminación a alta frecuencia, interfase entre fuentes de energía renovable y la red eléctrica. 2

3 Competencias específicas. Relatar el objetivo de la electrónica de potencia de acuerdo a la definición y conceptos de la misma. Describir historia de la evolución de la electrónica de potencia ubicando los dispositivos utilizados en cada época y el diagrama a bloques de los componentes mínimos de un sistema electrónico de potencia. Calcular las variables eléctricas de los elementos básicos (L, C) para analizar su comportamiento y aplicarlos en los circuitos electrónicos de potencia.. Calcular los armónicos, valores eficaces para analizar su impacto en la potencia del circuito. Calcular la energía generada por las inductancias y capacitores para analizar su efecto en los circuitos de potencia. Idenficar símbolos y nomenclaturas de los tiristores. Identifica e interpreta curvas características de los tiristores para definir su región de trabajo o comportamiento. Analiza las características de encendido y apagado de los tiristores. Diseñar los circuitos de polarizaciòn para el funcionamiento correcto de los tiristores..interpretar las hojas de datos, de los diferentes fabricantes de tiristores, para evaluar y seleccionar el dispositivo adecuado a la aplicación requerida y predecir su comportamiento. Analiza la operación de los tiristores bajo diferentes tipos de carga. Analizar circuitos electrónicos que utilicen tiristores y explicar su funcionamiento. Trabajar en equipo para diseñar circuitos de: conversión de energía, sistemas de control de dispositivos eléctricos, disparo para tiristores, interruptores electrónicos. Construir circuitos con tiristores y analizar su comportamiento a través de un informe escrito. Explicar ante un grupo de gente, el funcionamiento de un circuito de electrónica de potencia. 3

4 Actividades de aprendizaje Retroalimentar con un asesor los conocimientos previos que no tenga o domine. Leer sobre temas relacionados con el temario. Elaborar resúmenes sobre los temas de la materia. Realizar ejercicios para encontrar los valores del punto de operación de los tiristores completando con el análisis de sus curvas características. Realizar ejercicios para diseñar el circuito de polarización de los tiristores Analizar las hojas de datos para seleccionar los tiristores de acuerdo a la aplicación que desee realizar. Investigar sobre dispositivos actualizados de protección de tiristores. Realizar las prácticas correspondientes. 4

5 Sugerencias didácticas transversales para el desarrollo de competencias profesionales. Trabajar en equipo desarrollo de prácticas. Realizar investigaciones complementarias a los temas Realizar presentaciones orales Redactar informes, resúmenes. Realizar debates técnicos Planificar conferencias impartidas por los alumnos. 5

6 Prácticas Simulación de un sistema monofàsico con diferentes tipos de cargas ( R, L, C) para interpretar los conceptos generales de potencia. Obtener las graficas de corriente y voltaje de diferentes tipos de cargas (R, RL, cargas no lineales) y concluir en los resultados obtenidos de potencia promedio, potencia reactiva y aparente que presenta cada tipo de carga en un circuito monofàsico. Utilizando las hojas de datos respectivas, diseñar las redes de polarizaciòn de los tiristores de acuerdo a la aplicación requerida. Diseño y simulación de los diferentes tipos de circuitos de disparo, para concluir en las ventajas y desventajas que presenta cada uno de ellos. Simular el funcionamiento de un puente rectificador monofàsico con diferentes tipos de cargas para analizar su comportamiento e implementarlo físicamente. Simular el funcionamiento de un rectificador trifásico con diferentes cargas para analizar su comportamiento y obtener conclusiones e implementarlo físicamente para observar las ondas de voltaje y corriente. Simulación de un semiconvertidor monofàsico para una carga resistiva y RL. Simulación de un rectificador monofàsico controlado para una carga resistiva y motor de CD e implementarlo físicamente para observar el voltaje y corriente en función del ángulo de disparo y analizar los resultados redactando las conclusiones correspondientes. Simular un puente rectificador controlado trifásico con SCR`S para carga resistiva y motor de CD e implementarlo de manera física para analizar las formas de onda de voltaje y corriente en función del ángulo de disparo. Diseñar convertidores CD-CD para comprobar su desempeño y sus características de funcionamiento. 6

7 Criterios de evaluación Evaluación de resúmenes con rubricas Solución de problemas de polarizaciòn Realización de prácticas. Estudio de casos. Exàmes de análisis de casos Exposiciones de trabajos. Participación como conferencista 7