ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Transcripción

1 ELECTRÓNICA DE POTENCIA Programa sintético ELECTRÓNICA DE POTENCIA Datos básicos Semestre Horas de teoría Horas de práctica Objetivos Contribución al Perfil de Egreso Horas trabajo adicional estudiante Créditos VI En el curso de electrónica de potencia, el alumno deberá aplicar en sesiones prácticas los conocimientos adquiridos del curso teórico. Al fin de este curso, el alumno deberá conocer 3 tipos de convertidores de potencia, CA-CD, CD-CD, y CD-CA. Además, el alumno deberá contar con la capacidad de diseñar cualquiera de estas topologías de potencia, con propósitos de diseñar la etapa de potencia de variadores de velocidad para motores eléctricos, diseño de fuentes conmutadas, y diseño de soluciones modernas para resolver problemas de calidad de energía eléctrica. a Desarrollar Temario Métodos y prácticas Mecanismos y procedimientos de evaluación El egresado conocerá, analizará y resolverá problemas relacionados con la electrónica de potencia en el sector industrial y en empresas de desarrollo tecnológico. Genéricas Profesionales Unidades Unidad 1 Unidad 2 Unidad 3 Unidad 4 Métodos Prácticas Exámenes parciales Razonamiento Científico-Tecnológico Comunicación en español e inglés Ético-valoral Esta asignatura incide indirectamente en el desarrollo de las competencias profesionales de los Programas Educativos de ingeniería proporcionado el sustento matemático necesario en el área de electrónica de potencia. Contenidos Convertidores de Potencia CA-CD o Rectificadores. Convertidores de Potencia CD-CD. Convertidores de Potencia CD-CA. (Inversores) Inversores Multinivel. Se utilizará el aprendizaje basado en problemas y se fomentará el aprendizaje colaborativo mediante análisis y solución de ejercicios, en donde el profesor será un facilitador, promoviendo el aprendizaje significativo. El proceso enseñanza-aprendizaje se reforzará mediante trabajos de investigación y tareas para cada uno de los temas. El profesor fomentará el uso de las TIC s y de programas especializados para solución y simulación de problemas. 1 Examen Departamental programado y a través de las evidencias de desempeño ( 16 Sesiones ). Valor relativo 2 Examen Departamental programado y a través de las evidencias de desempeño ( 15 Sesiones ). Valor relativo 3 Examen Departamental programado y a través de las evidencias de desempeño ( 17

2 Evidencias de desempeño Programa sintético Sesiones ) 4 Examen Departamental programado y a través de las evidencias de desempeño ( 16 Sesiones ). Valor relativo 5 Proyecto de materia o integrador. Valor relativo Portafolio de evidencias a través el cual se evalúan las competencias desarrolladas y que puede consistir de: Cuadernillo de ejercicios resueltos Reportes de prácticas Simulaciones Documentación de prototipos Reportes técnicos relacionados con la materia (escrito, fotos y/o videos) Otras que el profesor considere pertinentes. Examen ordinario Examen Extraordinario Examen a título de suficiencia Examen de regularización Otros métodos y procedimientos Otras actividades académicas requeridas Promedio de los exámenes parciales programados, prácticas y otras evidencias que muestren el aprendizaje del alumno basado en el desarrollo de competencias. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Empleo de software matemático como MAPLE y MATHCAD y foros educativos, en la resolución de proyectos enfocados a casos. La participación en clases, trabajos extra-clase de investigación, tareas, asistencia a clases y trabajos en equipo.

3 Bibliografía básica de referencia Programa sintético Textos básicos 1. Muhammad H. Rashid. Electrónica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones. 3ª Edición. Editorial: Prentice Hall ISBN: Textos complementarios 2. Modern Power Electronics and AC Drives. Bimal K. Bose. Edition: illustrated. Editorial: Prentice Hall PTR, ISBN: , Power Electronics Handbook. Muhammad H. Rashid. Edition: illustrated. Editorial: Academic Press, ISBN: ,

4 Programa Analítico Electrónica de Potencia Semestre Horas de teoría por semana Horas de práctica por semana Horas trabajo adicional estudiante Créditos VI Objetivos generales Objetivos específicos Contribución al Perfil de Egreso a Desarrollar En el curso de electrónica de potencia, el alumno deberá aplicar en sesiones prácticas los conocimientos adquiridos del curso teórico. Al fin de este curso, el alumno deberá conocer 3 tipos de convertidores de potencia, CA-CD, CD-CD, y CD-CA. Además, el alumno deberá contar con la capacidad de diseñar cualquiera de estas topologías de potencia, con propósitos de diseñar la etapa de potencia de variadores de velocidad para motores eléctricos, diseño de fuentes conmutadas, y diseño de soluciones modernas para resolver problemas de calidad de energía eléctrica. Unidades 1. Convertidores de Potencia CA-CD o Rectificadores. 2. Convertidores de Potencia CD-CD. 3. Convertidores de Potencia CD-CA o Inversores. 4. Inversores Multinivel. Objetivo específico El alumno comprenderá el funcionamiento y las características de los rectificadores. Estudiará los tipos de rectificadores, y los parámetros de desempeño de un rectificador. Aprenderá técnicas que le permitirán analizar y diseñar circuitos rectificadores. Conocerá herramientas computacionales para simular numéricamente este tipo de convertidores de potencia. Se estudiará la técnica de conmutación para convertidores CD- CD, y los tipos de convertidores CD-CD. Además, el alumno deberá comprender el principio de funcionamiento de un convertidor CD-CD, asícomo los parámetros de funcionamiento de éstos. Se estudiarán las técnicas para el análisis y diseño de convertidores CD-CD. Conocerá herramientas computacionales para simular numéricamente este tipo de convertidores de potencia. El alumno aprenderá las técnicas de conmutación de los inversores, y los tipos de inversores. Estudiará el principio de funcionamiento de los convertidores CD-CA, y conocerá los parámetros de desempeño de éstos. Conocerá herramientas computacionales para simular numéricamente este tipo de convertidores de potencia. El alumno analizará los diferentes tipos de inversores multinivel, y su técnica de conmutación. Estudiará la operación y las propiedades de este tipo de convertidores de potencia. Comprenderá las ventajas y desventajas de los inversores multinivel. Conocerá las aplicaciones potenciales de los inversores multinivel. El egresado conocerá, analizará y resolverá problemas relacionados con la electrónica de potencia en el sector industrial y en empresas de desarrollo tecnológico. Genéricas Profesionales Razonamiento Científico-Tecnológico Comunicación en español e inglés Ético-valoral Esta asignatura incide indirectamente en el desarrollo de las competencias profesionales de los Programas Educativos de ingeniería proporcionado el sustento matemático necesario en el área de electrónica de potencia.

5 Contenidos y métodos por unidades y temas Unidad 1 Convertidores de Potencia CA-CD o Rectificadores. 16hrs. Tema 1.1 Rectificadores Monofásicos de Media Onda. Subtemas Parámetros de Desempeño Ejemplos. Tema 1.2 Rectificadores Monofásicos de Onda Completa. Subtemas Parámetros de Desempeño Ejemplos. Tema 1.3 Rectificadores Monofásicos de Onda Completa. Subtemas Corriente de carga continua Corriente de carga discontinua. Tema 1.4 Rectificadores Trifásicos. Subtemas Parámetros de Desempeño Rectificador trifásico con carga R-L. Tema 1.5 Diseño de Circuitos Rectificadores. Subtemas Determinación de las especificaciones de los diodos a partir de sus corrientes Determinación de la capacitancia del filtro para limitar la cantidad de voltaje de rizo en la salida. Lecturas y otros recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Se recomienda el uso de software de descarga libre, tutoriales y participación en foros de discusión disponibles en Internet. Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro y los alumnos. Sesiones de solución de problemas con ayuda de las TICs con la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes métodos de diseño y solución a problemas reales planteados. Se expondrán por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, la teoría que requiera una explicación amplia para su comprensión, y se buscará el aprendizaje significativo, colaborativo y constructivista, fomentando en los estudiantes el aprender a aprender. Actividades de aprendizaje Formar equipos (heterogéneos) para discusión y análisis de conceptos previamente investigados. Identificar diferentes tipos de ecuaciones diferenciales. Programar sesiones de resolución analítica de ecuaciones diferenciales de primer orden. Utilizar software para graficar y analizar cualitativamente soluciones de ecuaciones diferenciales de primer orden. Resolver banco de ejercicios propuestos. Unidad 2 Convertidores de Potencia CD-CD Tema 2.1 Introducción Subtemas Principio de operación de un Convertidor Reductor Funcionamiento de un convertidor CD-CD Generación del ciclo de trabajo Convertidor con Carga R-L. Tema 2.2 Principio de Operación de un Convertidor Elevador. Subtemas Convertidor elevador con carga resistiva. 16hrs.

6 Tema 2.3 Clasificación de los convertidores Subtemas Convertidores de primer cuadrante Convertidor de segundo cuadrante Convertidor de primero y segundo cuadrantes Convertidor de tercero y cuarto cuadrantes Convertidor de cuatro cuadrantes. Tema 2.4 Reguladores Reductores. Tema 2.5 Reguladores Elevadores. Tema 2.6 Reguladores Reductores-Elevadores. Lecturas y otros Libro de texto, y MATLAB (Paquete de software) recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y sesiones de solución de problemas. El maestro indicará a los alumnos los ejercicios que deberán resolver como práctica en forma de tarea. Las actividades específicas de los estudiantes son; prácticas, lecturas, tareas, ejercicios en clases, investigación extra-clase en grupos. Unidad 3 Convertidores de Potencia CD-CA o Inversores. 16 hrs. Tema 3.1 Inversores Monofásico de Medio Puente. Subtemas Principio de operación Parámetros de desempeño. Tema 3.2 Inversores Monofásicos de Puente Completo. Subtemas Principio de operación Parámetros de desempeño. Tema 3.3 Inversores Trifásicos. Subtemas Principio de operación. Tema 3.4 Técnicas de Modulación. Subtemas PWM Sinusoidal Modulación Vectorial. Lecturas y otros recursos Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas indicados por el maestro. Métodos de enseñanza Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y sesiones de solución de problemas. El maestro indicará a los alumnos los ejercicios que deberán resolver como práctica en forma de tarea. Actividades de aprendizaje Las actividades específicas de los estudiantes son; prácticas, lecturas, tareas, ejercicios en clases, investigación extra-clase en grupos. Unidad 4 Inversores Multinivel. Tema 4.1 Concepto Multinivel. Tema 4.2 Tipos de Inversores Multinivel. Tema 4.3 Inversor Multinivel con Diodo Fijador. Subtemas Principio de operación Propiedades del inversor con diodo fijador. Tema 4.4 Inversor Multinivel con Diodo Fijador Mejorado. Subtemas Principio de operación. Tema 4.5 Inversor Multinivel con Capacitores Volantes. Subtemas Principios de operación Características del inversor con capacitares flotantes. 16 hrs

7 Tema 4.6 Inversor Multinivel en Cascada. Subtemas Principio de operación Propiedades del inverso en cascada. Tema 4.7 Aplicaciones. Lecturas y otros Se recomienda leer los temas de la bibliografía sugerida, y resolver problemas recursos Métodos de enseñanza Actividades de aprendizaje. indicados por el maestro. Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro, y sesiones de solución de problemas. El maestro indicará a los alumnos los ejercicios que deberán resolver como práctica en forma de tarea. Las actividades específicas de los estudiantes son; prácticas, lecturas, tareas, ejercicios en clases, investigación extra-clase en grupos. Estrategias de enseñanza y aprendizaje Se impartirá mediante sesiones expositivas por el maestro y de los alumnos, y sesiones de solución de problemas, con apoyo de las TIC. Se alentará a los alumnos a realizar exposiciones con ayuda de equipo multimedia para explicar diferentes métodos de solución a problemas reales planteados. Se expondrán por parte del maestro, con ayuda de equipo multimedia, la teoría que requiera una explicación amplia para su comprensión, y se buscará el aprendizaje significativo, colaborativo y constructivista, fomentando en los estudiantes el aprender a aprender. Los alumnos aprenderán a utilizar programas para graficar soluciones de ecuaciones diferenciales. Los trabajos de investigación, graficación, ejercicios resueltos en clase y tareas por parte de los alumnos tienen la finalidad de ampliar y profundizar los temas y tópicos del curso. Todas las estrategias de enseñanza y aprendizaje estarán enfocadas a lograr que el alumno desarrolle las competencias marcadas en su perfil de egreso. Evaluación y acreditación Elaboración y/o presentación de: Periodicidad Abarca Ponderación Primer examen parcial departamental y 4 semanas El contenido de a través de las evidencias de desempeño ( Programado ) 16 sesiones de una hora Segundo examen parcial departamental y a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) El contenido de 16 sesiones de una hora Tercer examen parcial departamental y a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) El contenido de 16 sesiones de una hora Cuarto examen parcial departamental y a través de las evidencias de desempeño 4 semanas ( Programado ) El contenido de 16 sesiones de una hora Otra actividad 1 Durante todo el Asistencia a Requisito curso clase Proyecto de materia o integrador Al finalizar el Todo el curso contenido del curso TOTAL 100% Examen ordinario. Se evalúa como el Al terminar el El contenido del 100%

8 promedio del total de evaluaciones parciales. curso curso. Examen Extraordinario. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen a título de suficiencia. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. Examen de regularización. Examen departamental en el que se evalúa todo el contenido del programa y las competencias que se desarrollan en el curso. Se hace necesaria la presentación del portafolio de evidencias como requisito para la presentación del examen. El contenido del curso. El contenido del curso. El contenido del curso. 100% 100% 100% Bibliografía y recursos informáticos Textos básicos 1. Muhammad H. Rashid. Electrónica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones. 3ª Edición. Editorial: Prentice Hall ISBN: Textos complementarios 2. Modern Power Electronics and AC Drives. Bimal K. Bose. Edition: illustrated. Editorial: Prentice Hall PTR, ISBN: , Power Electronics Handbook. Muhammad H. Rashid. Edition: illustrated. Editorial: Academic Press, ISBN: , Sitios de Internet