FICHA DE ASIGNATURAS DE I. AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL, PARA GUÍA DOCENTE.

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1 FICHA DE ASIGNATURAS DE I. AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA INDUSTRIAL, PARA GUÍA DOCENTE. EXPERIENCIA PILOTO DE CRÉDITOS EUROPEOS. UNIVERSIDADES ANDALUZAS DATOS BÁSICOS DE LA ASIGNATURA NOMBRE: FUENTES DE ALIMENTACIÓN ELECTRONICAS AVANZADAS CÓDIGO: 1274 AÑO DE PLAN DE ESTUDIO: 1998 TIPO (troncal/obligatoria/optativa) : Optativa Créditos totales (LRU / Créditos LRU/ECTS Créditos LRU/ECTS ECTS): 4,5 / 4 teóricos: 3 / 2,7 prácticos: 1,5 / 1,3 CURSO: 2º CUATRIMESTRE: 1º CICLO: 2º DATOS BÁSICOS DE LOS PROFESORES NOMBRE: José Antonio Sánchez Castillejo. Profesor Asociado CENTRO/DEPARTAMENTO: Escuela Politécnica Superior / Arquitectura de Computadores, Electrónica y Tecnología Electrónica ÁREA: Electrónica Nº DESPACHO: LV6B080 jasanchez@uco.es TF: DATOS ESPECÍFICOS DE LA ASIGNATURA 1. DESCRIPTOR Fuentes conmutadas, Sistemas de alimentación ininterrumpida, convertidores resonantes. Página 1 de 13

2 2. SITUACIÓN En este documento se recoge la información correspondiente a la asignatura FUENTES DE ALIMENTACIÓN AVANZADAS, de carácter optativo y que pertenece a la titulación de 2º Ciclo de INGENIERO EN AUTOMÁTICA EN ELECTRÓNICA INDUSTRIAL PRERREQUISITOS: No existe ningún tipo de requisito en los actuales Planes de Estudio para la docencia de esta asignatura CONTEXTO DENTRO DE LA TITULACIÓN: Asignatura optativa correspondiente a la especialidad de Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial RECOMENDACIONES: Tener los conocimientos básicos de Electrónica de Potencia y de Regulación de equipos electrónicos. Página 2 de 13

3 3. COMPETENCIAS 3.1 GENÉRICAS O TRANSVERSALES - Capacidad de análisis y síntesis - Resolución de problemas - Toma de decisiones - Trabajo en equipo - Razonamiento crítico - Aprendizaje autónomo - Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica 3.2 ESPECÍFICAS: Cognitivas (Saber): Funcionamiento elemental de los dispositivos semiconductores de potencia Configuraciones típicas de los Convertidores de Potencia. Aplicaciones. Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): - Planteamiento y resolución de problemas - Valoración de aplicaciones electrónicas de potencia a través del análisis y diseño - Interpretación de documentación técnica - Empleo de técnicas de simulación electrónica - Realización de mediciones y cálculos relacionados con la Electrónica de Potencia Actitudinales (Ser): - Capacidad para la comunicación - Adoptar un planteamiento estructurado y ordenado para analizar y resolver problemas - Capacidad para la organización 4. OBJETIVOS Dotar a los alumnos de los conocimientos Se supone que el alumno que inicia el 2º ciclo posee conocimientos adecuados de Electrónica de Potencia en cuanto se refiere a estructura y análisis de los diferentes tipos de convertidores. En esta asignatura se profundizará en los aspectos más relevantes del análisis y diseño de una fuente de alimentación conmutada. Página 3 de 13

4 5. METODOLOGÍA NÚMERO DE HORAS DE TRABAJO DEL ALUMNO: Nº de Horas: 100 Clases Teóricas*: 21 Clases Prácticas*: 11 Exposiciones y Seminarios*: 2,5 Tutorías Especializadas (presenciales o virtuales): A) Colectivas*: 2 B) Individuales: Realización de Actividades Académicas Dirigidas: A) Con presencia del profesor*: 9 B) Sin presencia del profesor: Otro Trabajo Personal Autónomo: A) Horas de estudio: 38 B) Preparación de Trabajo Personal:14 Realización de Exámenes: A) Examen escrito*: B) Exámenes orales (control del Trabajo Personal):3 (*) Sesiones en Aula / Laboratorio Podrían producirse, cambios o alteraciones en función de incidencias en el calendario, así como en la dinámica del desarrollo de la didáctica. Página 4 de 13

5 6. TÉCNICAS DOCENTES Sesiones académicas teóricas X Sesiones académicas prácticas X Resolución de problemas X Exposición y debate de trabajos X Visitas y excursiones Seminarios X Tutorías colectivas X DESARROLLO Y JUSTIFICACIÓN: Sesiones académicas teóricas. En estas sesiones el profesor desarrolla y expone los contenidos teóricos fundamentales de cada tema, repartiéndolos del modo mas equilibrado posible a lo largo de las semanas del primer cuatrimestre Sesiones académicas prácticas. Se realizarán montajes de laboratorio y/o simulaciones de los diversos circuitos más representativos analizados en teoría, de modo que el alumno pueda comprobar experimentalmente el funcionamiento de los mismos. Para ello se proporcionará al alumno unos guiones de las diversas sesiones de prácticas a realizar, de modo que a partir de ellos pueda elaborar un trabajo en el que se registren los datos obtenidos experimentalmente en el laboratorio y/o simulación, para contrastarlos con los del análisis teórico, finalizando con la discusión, comentarios y conclusiones obtenidas de la práctica realizada. La sesiones prácticas de laboratorio constituyen un refuerzo muy importante y facilitan al alumno la asimilación de los contenidos teóricos anteriormente expuestos. Actividades académicas dirigidas. En éstas se desarrollan fundamentalmente problemas de análisis y diseño propuestos para ser resueltos por los alumnos. Estos ejercicios tienen como objetivo consolidar los conocimientos adquiridos, y el alumno a través de los mismos podrá conocer su grado de asimilación y dominio de la materia. Algunos de estos ejercicios son posteriormente resueltos en el aula, de forma que los alumnos puedan aportar sus soluciones y evaluar los resultados. De modo general estos ejercicios serán propuestos y resueltos al final de cada tema, para que como antes se ha comentado, ayuden al alumno a clarificar y afianzar los contenidos teóricos de los mismos. Entornos virtuales de aprendizaje (correo electrónico, página web, plataforma de teleformación web,...). Los alumnos podrían tener a su disposición una página web donde consultarían información y diverso material, sobre la asignatura en cuestión. Tutorías colectivas, dirigidas al grupo de alumnos mediante las cuales se puedan exponer diversas cuestiones de la materia y responder a aquellos aspectos que no hayan quedado suficientemente claros. Tutorías individuales: sesiones individuales en las que el profesor, a requerimiento de un alumno concreto, atenderá sus dificultades personales en cualquier aspecto relacionado con la asignatura y le orientará en la metodología de estudio. Seminarios: sesiones para el todo el grupo de alumnos en las que el profesor explicará sobre aspectos diversos relacionados con la materia. Página 5 de 13

6 Visitas técnicas con objeto de mostrar al alumnado el tejido industrial donde va a desarrollar su actividad profesional, así como las aplicaciones prácticas reales en diversos campos de la industria. Se reservan algunas sesiones para exposición y debate de actividades tanto presenciales como no presenciales. Podrían producirse modificaciones en la relación de técnicas docentes expuestas, en función de un mejor desarrollo del programa así como a la adecuación de la dinámica del alumnado. 7. BLOQUES TEMÁTICOS (dividir el temario en grandes bloques temáticos; no hay número mínimo ni máximo, con indicación de las competencias a adquirir por unidades temáticas) Bloque 1: Fuentes de Alimentación Conmutadas Introducción a las fuentes conmutadas. Visión general. Aplicaciones. Bloque 2: Componentes Magnéticos. Características. Diseño de Inductancias. Diseño de Transformadores Bloque 3: Estabilidad y Regulación. Fundamentos. Métodos de Regulación, Regulación de Fuentes conmutadas. Bloque 4: Componentes Activos. Clasificación de los semiconductores. Evacuación de Calor. De forma general, cada bloque desarrolla las competencias genéricas o transversales y específicas en mayor o menor medida. Página 6 de 13

7 8. BIBLIOGRAFÍA 8.1. GENERAL HART, D. W., Electrónica de Potencia, Prentice Hall International, RASHID, M. H., Electrónica de Potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones, 3ª edición, Prentice-Hall Hispanoamericana, MOHAN, N., UNDELAND, T. M. y ROBBINS, W. P., Power Electronics: Converters, Applications and Design, 3ª edición, John Wiley & Sons, ESPECÍFICA Catálogos, hojas de características, información en Internet etc. 9. TÉCNICAS DE EVALUACIÓN En función del planteamiento de los créditos ECTS la evaluación del alumno se realizará mediante la búsqueda documental y la realización de un anteproyecto profesional. Se podrá valorar la asistencia a las sesiones presenciales. Criterios de evaluación y calificación (referidos a las competencias trabajadas durante el curso): La evaluación y calificación de las competencias trabajadas durante el curso se realizará a partir de las técnicas de evaluación según los siguientes coeficientes: Realización del anteproyecto y búsqueda documental: 70% / 20% Trabajos y/o exposiciones realizadas: (10%) La calificación mínima en las distintas pruebas será del 50%, para poder aplicar los coeficientes. Los coeficientes que se aplican, podrían modificarse, previo consejo a los alumnos y siempre que no vaya en perjuicio de los mismos. Página 7 de 13

8 10. ORGANIZACIÓN DOCENTE SEMANAL. SEMANA Nº horas sesiones teóricas Nº horas sesiones prácticas Nº horas exposiciones y seminarios A.A.D. sin presencia del profesor Nº de Tutorias especializadas A.A.D. con presencia del profesor Exámenes Temas del temario a tratar Primer cuatrimestre , ª semana 1 Pres. T1 2ª semana 2 1,5 T1 3ª semana 2 T2. Int. P 4ª semana T2, T2P, P1 5ª semana 2 1 T3, P1 6ª semana T3, T3P, P2 7ª semana 2 1 T4, P2 8ª semana T4, T4P, P3 9ª semana T5, P3 10ª semana T5, T5P, P3 11ª semana 2 2 T6, P4 12ª semana T6, T6P, P5 13ª semana 1 1 T6, T6P 14ª semana 2 T7, 15ª semana 1 1 T7, T7P 16ª semana 3 17ª semana Esta distribución temporal es aproximada y podrían producirse, cambios o alteraciones de la misma, en función de incidencias en el calendario, así como de la dinámica del alumnado en el desarrollo de la docencia. Página 8 de 13

9 11. TEMARIO DESARROLLADO TEORIA Bloque 1: Fuentes de Alimentación Conmutadas En este bloque se trabajarán las siguientes competencias: Cognitivas (Saber): o Conocimientos de tecnología, componentes y materiales Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): o Resolución de problemas o Redacción e interpretación de documentación técnica Actitudinales (Ser): o Aprendizaje autónomo Tema 1. Topologías Básicas 1.1. Principios generales Convertidor reductor 1.3. Convertidor elevador Convertidor elevador-reductor Convertidor de Cuk Efectos no ideales: caídas de tensión en los transistores, resistencia en los condensadores e inductancias, pérdidas en la conmutación Funcionamiento con corriente discontinua. Tema 2. Fuentes de Alimentación conmutadas con aislamiento galvánico. 2.1 Modelos de transformadores. 2.2 Convertidor de retroceso. 2.3 Convertidor directo. 2.4 Convertidor push-pull. 2.5 Convertidor medio puente y puente completo. 2.6 Análisis comparativo y elección del convertidor. 2.7 Modelado y técnicas de regulación. 2.8 Soluciones integradas. Página 9 de 13

10 Bloque 2: Componentes Magnéticos. En este bloque se trabajarán las siguientes competencias: Cognitivas (Saber): o Conocimientos de tecnología, componentes y materiales Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): o Resolución de problemas o Redacción e interpretación de documentación técnica Actitudinales (Ser): o Aprendizaje autónomo Tema 3. Características. Diseño de Inductancias. Diseño de Transformadores 3.1. Principios básicos 3.2 Diseño de inductancias Base de datos de material Base de datos de geometría Corriente eficaz Elección del cable Cálculo del entrehierro Resistencia del cable Pérdidas de potencia 3.3 Diseño de transformadores Densidad de corriente Parámetros del primario Parámetros del secundario Pérdidas de potencia. Bloque 3: Estabilidad y Regulación. En este bloque se trabajarán las siguientes competencias: Cognitivas (Saber): o Conocimientos de tecnología, componentes y materiales Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): o Resolución de problemas o Redacción e interpretación de documentación técnica Actitudinales (Ser): o Aprendizaje autónomo Tema 4 Fundamentos y Topologías. 3.1 Fundamentos. 4.2 Variables de estado promediadas. 4.3 Modelado del reductor. 4.4 Modelado del elevador. 4.5 Modelado del elevador-reductor Página 10 de 13

11 Tema 5. Métodos de Regulación, Regulación de Fuentes conmutadas Métodos de regulación 5.2. Criterio óptimo de estabilidad Optimización por compensación en paralelo Regulación de fuentes conmutadas. Bloque 4: Componentes Activos. En este bloque se trabajarán las siguientes competencias: Cognitivas (Saber): o Conocimientos de tecnología, componentes y materiales Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): o Resolución de problemas o Redacción e interpretación de documentación técnica Actitudinales (Ser): o Aprendizaje autónomo Tema 6.Clasificación de los semiconductores Clasificación de los semiconductores Evolución de estos semiconductores de potencia El diodo de potencia Conmutación del diodo Pérdidas de potencia en el diodo Protección en los diodos Transistor bipolar de unión de potencia Conmutación en el BJT Perdidas de potencia en el BJT Segunda ruptura en el BJT Áreas de trabajo seguro en el BJT MOSFET de potencia Curvas característica del MOSFET Conmutación en el MOSFET Pérdidas de potencia en el MOSFET Áreas de trabajo seguro en el MOSFET Protección en los transistores El IGBT Curvas características del IGBT Tiristor parásito en el IGBT Corriente de cola en el IGBT Áreas de trabajo seguro del IGBT. Tema 7. Evacuación de Calor Evacuación de calor en los semiconductores Casos prácticos de evacuación de calor. Página 11 de 13

12 7.3. Circuitos de disparo de transistores. PRACTICAS DE LABORATORIO En este bloque se trabajarán las siguientes competencias: Procedimentales/Instrumentales (Saber hacer): o Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica o Redacción e interpretación de documentación técnica Actitudinales (Ser): o Trabajo en equipo Practica 1.- Introducción a las Fuentes conmutadas. Descripción Topologías. Simulación de los distintos convertidores. Practica 2.- Convertidores con aislamiento galvánico. Simulación de los distintos convertidores. Practica 3.- Estabilidad y Regulación. Diseño de los lazos de realimentación con criterios de máxima estabilidad y control óptimo. Practica 4.- Areas de Trabajo de distintos dispositivos semiconductores. Manejo y comprensión de distintos parámetros funcionales de los componentes según las hojas de características de los fabricantes. Practica 5.- Evacuación del calor. Cálculo de dispositivos disipadores de calor. 12. MECANISMOS DE CONTROL Y SEGUIMIENTO: Realización de un esquema temporal de la asignatura. Control del grado de cumplimiento de las actividades programadas. Toma de decisiones en función de los resultados obtenidos. Página 12 de 13

13 ANEJO CRÉDITO ECTS COMPONENTE LRU (nº cred. LRUx10) RESTO (hasta completar el total de horas de trabajo del estudiante) 70% 30% Realización de Seminarios Exposiciones de trabajos por los estudiantes Excursiones y visitas Tutorías colectivas Elaboración de trabajos prácticos con presencia del profesor Clases Teóricas Clases Prácticas, incluyendo prácticas de campo prácticas de laboratorio prácticas asistenciales Todas ellas en la proporción establecida en el Plan de Estudios Actividades Académicas Dirigidas sin presencia del profesor Otro Trabajo Personal Autónomo (entendido, en general, como horas de estudio, Trabajo Personal...) Tutorías individuales Realización de exámenes Página 13 de 13