Convertidores

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1 Unidad responsable: Unidad que imparte: Curso: Titulación: Créditos ECTS: ESEIAAT - Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa EEL - Departamento de Ingeniería Electrónica GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES (Plan 2010). (Unidad docente Obligatoria) 4,5 Idiomas docencia: Catalán, Castellano, Inglés Profesorado Responsable: Lamich Arocas, Manuel Otros: Arias Pujol, Antoni Capacidades previas Conocimientos de las bases de Teoría de Circuitos. Conocimientos de dispositivos electrónicos. (Diodos, Transistores, MOS-FET). Conocimientos de análisis de Fourier de la asignatura de Cálculo. Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura Específicas: 1. Conocimiento aplicado de electrónica de potencia. 2. Conocimientos de los fundamentos de la electrónica. 3. Conocimiento y utilización de los principios de teoría de circuitos y máquinas eléctricas. CC06. Conocer y aplicar diversos bloques funcionales de electrónica analógica específica. CG02. Capacidad de aplicar las técnicas de control y regulación de las máquinas eléctricas para el control de movimiento. CC07. Aplicar sistemas electrónicos de potencia como bloques de alimentación eléctrica. Identificar sistemas de gestión energética. Metodologías docentes Actividades Presenciales: - Clases magistrales con exposición de contenidos teóricos y realización de ejercicios prácticos. - Sesiones de Laboratorio trabajando con simuladores y maquetas - Tutoría para la realización de un pequeño proyecto con varios convertidors Actividades no presenciales evaluables: - Informes de las prácticas de Laboratorio. - Proyecto y diseño para grupos de un convertidor. 1 / 9

2 Objetivos de aprendizaje de la asignatura Mostrar a los estudiantes la estructura y las aplicaciones de los diferentes tipos de convertidores de potencia y capacitarlos para dimensionar los componentes que los integran. Estudio de los convertidores utilizados en accionamientos de máquinas eléctricas, en acoplamiento de fuentes renovables a la red eléctrica, en fuentes ininterrumpidas (SAI) y fuentes de alimentación en general. Dar las bases para llevar a cabo el control de dichos convertidores (ligando con las asignaturas de Automática). Estudio de las transferencias de potencia entre sistemas eléctricos y en sistemas electromecánicos mediante convertidores. Estudio del rendimiento de los sistemas anteriores. Estudio de las perturbaciones que generan los convertidores a nivel de red eléctrica y de campos electromagnéticos cercanos. Horas totales de dedicación del estudiantado Dedicación total: 112h 30m Horas grupo grande: 31h 27.56% Horas grupo pequeño: 14h 12.44% Horas aprendizaje autónomo: 67h 30m 60.00% 2 / 9

3 Contenidos Dispositivos de potencia Dedicación: 15h Grupo grande/teoría: 2h Grupo pequeño/laboratorio: 3h Aprendizaje autónomo: 10h Diodos en conmutación Tiristores Transistores MOS-FET, IGBT y MCT Estudio de características de los diferentes conmutadores Cálculo de pérdidas de conducción y de conmutación Componentes pasivos de potencia Actividad 1. Conocer el comportamiento y características de los principales dispositivos de potencia. Herramientas de simulación Dedicación: 7h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aprendizaje autónomo: 5h Simulador de circuitos ORCAD PSPICE Simulador de circuitos y sistemas Matlab-Simulink Toolbox "Sim Power Systems" Actividad 2 Disponer de herramientas de simulación para evaluar el comportamiento de los dispositivos y sistemas de potencia. 3 / 9

4 Módulo 3: Rectificadores no controlados Dedicación: 20h Grupo grande/teoría: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aprendizaje autónomo: 12h Transformadores para generar sistemas polifásicos Estructura y cálculos de tensiones y corrientes Cálculo de pérdidas y enfriamiento Efectos sobre la red: Factor de potencia y armónicos Actividad 1 y 2. Conocer la versión CA-CC Aprender a hacer cálculos y dimensionar restificadores no controlados. Módulo 4: Rectificadores controlados Dedicación: 20h Grupo grande/teoría: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aprendizaje autónomo: 12h Estructura y cálculos de tensiones y corrientes Cálculo de pérdidas y enfriamiento Efectos sobre la red: Factor de potencia y armónicos Métodos de control Diagramas de potencia en 2 y 4 cuadrantes Actividad 1 y 2. Conocer la conversión CA-CC con regulación de salida CC Aprender a hacer cálculos y dimensionar rectificadores controlados. 4 / 9

5 Módulo 5: Convertidores CC-CC Dedicación: 20h Grupo grande/teoría: 6h Grupo pequeño/laboratorio: 2h Aprendizaje autónomo: 12h Tipos y cálculos de tensiones y corrientes Métodos de control. modelos promitjats Convertidores CC-CC de 2 y 4 cuadrantes Actividad 1 y 2. Conocer la conversión CC-CC Aprender a hacer cálculos y dimensionar convertidores CC-CC Módulo 6: Onduladores Dedicación: 26h Grupo grande/teoría: 9h Grupo pequeño/laboratorio: 3h Aprendizaje autónomo: 14h Tipos y cálculos de tensiones y corrientes Métodos de control: Control vectorial Convertidores ressonantes Actividad 1 y 2. Conocer la conversión CC-CA Aprender a hacer cálculos y dimensionar onduladores 5 / 9

6 Módulo 8: Interruptores estáticos y reguladores por control de fase Dedicación: 4h 30m Grupo grande/teoría: 2h Aprendizaje autónomo: 2h 30m Tipos. Cálculos de tensiones y corrientes Métodos de control Actividad 1. Conocer la estructura y las técnicas de control de convertidores CA-Ca por control de fase. Aprender a hacer cálculos y dimensionar convertidores CA-CA por control de fase. 6 / 9

7 Planificación de actividades ACTIVIDAD 1: CLASES TEÓRICAS Y EJERCICIOS Dedicación: 73h 30m Grupo grande/teoría: 28h Aprendizaje autónomo: 45h 30m Enseñanza de conceptos teóricos y realización de ejercicios numéricos sobre los diferentes temas. Propuesta de algún pequeño diseño o ejercicio numérico. Aula con medios audiovisuales (ordenador y proyector). Se propondrán ejercicios de diseño o cálculo numérico para tutelar que el estudiante está dedicando el tiempo necesario de aprendizaje autónomo. Transmitir los conocimientos teóricos necesarios y relacionarlos con ejercicios prácticos de cálculo o de diseño de convertidores. ACTIVIDAD 2: PRÁCTICAS DE LABORATORIO Dedicación: 20h Grupo pequeño/laboratorio: 10h Aprendizaje autónomo: 10h Realización de prácticas con maquetas o simuladas por computador. El número de prácticas previsto es de 5. Laboratorio equipado con 20 puestos de trabajo. Cada puesto de trabajo está equipado con un ordenador, osciloscopio, tester y algunas maquetas para experimentar. El ordenador tiene software para simulación basado en Matlab-Simulink y en PSpice o programas similares que permitan simulación de circuitos electrónicos. Cada estudiante deberá entregar un informe de cada una de las prácticas realizadas. Practicar los conceptos teóricos y poder simular y experimentar con el comportamiento de diferentes convertidores al cambiar condiciones de carga o modificar determinadas partes del diseño. ACTIVIDAD 3: PEQUEÑOS PROYECTOS DE DISEÑO Dedicación: 16h Grupo pequeño/laboratorio: 4h Aprendizaje autónomo: 12h Se presentaran diferentes propuestas de diseño de convertidores o variantes de convertidores estudiados en clase. Laboratorio con ordenador y programas de simulación. Se propondrán diferentes diseños para que los estudiantes los desarrollen en equipos de 2 ó 3 personas. 7 / 9

8 Que el estudiante se enfrente a un problema de diseño real, debiendo inventar o buscar datos y eligiendo entre diferentes. ACTIVIDAD 5: EXAMEN FINAL Dedicación: 1h Grupo grande/teoría: 1h Evaluación final de los contenidos teóricos. Enunicado de la prueba. Examen final. Evauación final de los contenidos teóricos. ACTIVIDAD 4: EXAMEN PARCIAL Dedicación: 2h Grupo grande/teoría: 2h Evaluación de contenidos teóricos. Enunciado de la prueba Examen Evauación de contenidos teóricos hasta el módulo 4 (aprox.) Sistema de calificación 1 Examen parcial 30% 1 Examen Final 35% 1 Pràcticas de simulación de convertidores: Informe de cada una de las prácticas (3 en total) y Test de prácticas 25% 1 Trabajo o Pequeño proyecto de aplicación de convertidores, 10% Todo el que no pueda realizar el examen parcial, o que lo suspenda, tendrá la opción de recuperarlo posteriormente. 8 / 9

9 Normas de realización de las actividades Los informes de prácticas deberán sentregarse la semana después de haberla hecho en el Laboratorio El pequeño proyecto debera entregarse como máximo una semana después de finalizar el periodo lectivo del cuatrimestre. Bibliografía Básica: Ballester, E.; Piqué, R. Electrónica de potencia: principios fundamentales y estructuras básicas. Barcelona: Marcombo, ISBN Complementaria: Rashid, M. H. Electrónica de potencia: circuitos, dispositivos y aplicaciones. 4ª ed.. México: Prentice Hall Hispanoamericana, ISBN Otros recursos: Material audiovisual Apunts Material informático Software Matlab-Simulink amb Toolbox "Sim Power Systems" Software ORCAD=PSpice 9 / 9

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