ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación SYLLABUS DEL CURSO ElectrÓnica De Potencia 1 FIEC03129

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1 1. CÓDIGO Y NÚMERO DE CRÉDITOS ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación SYLLABUS DEL CURSO ElectrÓnica De Potencia 1 CÓDIGO: NÚMERO DE CRÉDITOS: 4 FIEC03129 Teóricos: 4 Prácticos: O 2. DESCRIPCIÓN DEL CURSO El principal objetivo de este curso es el estudio de los sistemas de conversión de energía, lo cual incluye: semiconductores de potencia; rectificadores monofásicos y trifásicos conmutados por línea (convertidores AC/DC); controladores de voltaje alterno conmutados por línea (convertidores AC/AC); convertidores DC/DC; técnicas de Fourier; análisis de armónicos y figuras de mérito de los sistemas de conversión de energía; análisis y diseño de circuitos de disparo de convertidores DC/AC, AC/AC y técnicas de modulación de convertidores DC/DC; técnicas de control de torque y velocidad de motores DC mediante convertidores AC/DC; control de velocidad y arranque suave de motores de inducción con convertidores AC/AC; técnicas de diseño de fuentes conmutadas en alta frecuencia con convertidores DC/DC. Este curso enfatiza el uso de herramientas modernas para la programación, simulación, análisis y diseño asistidos por computador (MATLAB-Simulink, SimPowerSystem, PLECS y SPICE) en el control de los convertidores de potencia. 3. PRERREQUISITOS Y CORREQUISITOS. PRERREQUISITOS (FIEC00133) MAQUINARIA ELÉCTRICA I (FIEC00075) ELECTRÓNICA I (ICM00158) ANÁLISIS NUMÉRICO (F) (FIEC03418) CONTROL AUTOMÁTICO CORREQUISITOS 4. TETO GUIA Y OTRAS REFERENCIAS REQUERIDAS PARA EL DICTADO DEL CURSO TETO GUÍA 1. Muhammad H. Rashid, "Electrónica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones," Tercera edición 2004, Pearson-Prentice Hall REFERENCIAS 1. Daniel W. Hart, "Power Electronics," First Edition, McGraw-Hill Science/Engineering/Math 2. Mohan, Undelandand, Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications and Design," Third Edition, Wiley 3. Alberto Larco "Material Guía de Electrónica de Potencia I," 2012, FIEC-ESPOL 5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: 1. Comprender la operación y características de los convertidores AC/DC, AC/AC, DC/DC y realizar el análisis matemático de sus diferentes topologías utilizadas en aplicaciones industriales. 2. Comprender y analizar las técnicas de diseño de generación de pulsos de disparo empleados para las diversas topologías de convertidores de potencia: AC/DC, AC/AC; y las técnicas de modulación de convertidores DC/DC. 3. Utilizar herramientas modernas para la programación, simulación y análisis asistida por computador (MATLAB-Simulink, SimPowerSystem, PLECS y SPICE) de convertidores de potencia. 4. Realizar análisis de Fourier y cálculo de armónicos y figuras de mérito de convertidores AC/DC, AC/AC y DC/DC. 4. Comprender el papel que juega la Electrónica de Potencia en la eficiente utilización de la energía eléctrica y la importancia del desarrollo de nuevas tecnologías para convertidores de potencia utilizados en aplicaciones industriales, electrodomésticos, vehículos híbridos, sistemas de generación de energía renovable (eólica y solar) y aplicaciones de sistemas de potencia (transmisión y distribución). 6. PROGRAMA DEL CURSO I. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE CONVERSION DE ENERGIA. ( sesiones - 2 horas). IG Pagina 1 de 5 SYLLABUS DEL CURSO

2 o Campos de aplicación de la Electrónica de Potencia. o Clasificación de los sistemas de conversión de energía en la Electrónica de Potencia. o Diseño asistido por computador para el análisis de sistemas de conversión de energía. o Ejemplos de la aplicación de la Electrónica de Potencia en los diversos sectores de la Industria Ecuatoriana. o El futuro de la Electrónica de Potencia. II. SEMICONDUCTORES DE POTENCIA. ( sesiones - 2 horas). o Clasificación general de los semiconductores de potencia. o Diodos de potencia. o Tiristores de potencia: SCR, GTO, IGCT, SGCT, MCT, ETO. o Transistores de potencia: BJT, MD, MOSFET, SIT, IGBT. o Modelos y curvas características para los semiconductores de potencia utilizando MATLAB y SPICE. o Circuitos de protección para dispositivos semiconductores de potencia y áreas de operación segura. III. RECTIFICADORES MONOFASICOS DE MEDIA ONDA CONMUTADOS POR LINEA (CONVERTIDORES AC/DC). ( sesiones - 12 horas). o Análisis de Fourier. o Rectificadores monofásicos de media onda no controlados (un pulso): carga resistiva, resistivacapacitiva, resistiva-inductiva, FEM, diodo de paso libre. o Rectificadores monofásicos de media onda controlados (un pulso): carga resistiva, resistiva inductiva, FEM, diodo de paso libre, motor DC de excitación separada; circuitos de disparo con elementos discretos y circuitos integrados. o Figuras de mérito de sistemas de rectificación. o Simulación de circuitos de disparo utilizando MATLAB-Simulink, SimPowerSytem y SPICE. IV. RECTIFICADORES MONOFASICOS DE ONDA COMPLETA CONMUTADOS POR LINEA (CONVERTIDORES AC/DC). ( sesiones - 10 horas). o Rectificadores monofásicos de onda completa controlados (dos pulsos): Tipos puente y con derivación central; modelo equivalente con carga R-L y FEM; operación con corriente discontinua, continua y limite; operación inversor, rectificador e intermedio; puente semi-controlado; monofásicos duales y operación en cuatro cuadrantes; Carga resistiva, con motor DC de excitación separada, resistiva con filtro C y LC. o Efectos de la inductancia de la fuente en operación rectificadora. o Circuitos de disparo con elementos discretos y circuitos integrados. o Control de torque y velocidad de motores DC de excitación separada: lazos de control de corriente y velocidad. Control de velocidad con tacómetro y métodos de compensación IxR. V. RECTIFICADORES TRIFASICOS CONMUTADOS POR LINEA (CONVERTIDORES AC/DC) sesiones - 10 horas). o Rectificadores trifásicos de media onda (tres pulsos): no controlado con carga resistiva; controlado con resistiva, resistiva inductiva, FEM; voltajes promedio y RMS en la carga con corriente continua y discontinua; conexiones especiales de transformadores. o Rectificadores trifásicos de onda completa tipo puente (seis pulsos): No controlado con carga resistiva; controlado con carga resistiva, resistiva inductiva, FEN, operación con corriente continua y discontinua, modo de operación inversor y rectificador; convertidores trifásicos duales y operación en cuatro cuadrantes, carga con motor DC de excitación separada. IG Pagina 2 de 5 SYLLABUS DEL CURSO

3 o Aplicaciones Industriales. o Rectificadores trifásicos de 12 pulsos con conexión serie y paralelo. o Transmisión de potencia eléctrica con enlaces HVDC. o Rectificadores trifásicos de 18, 24 y 36 pulsos. o Introducción a los rectificadores PWM como fuentes de voltaje y corriente. VI. CONTROLADORES DE VOLTAJE ALTERNO CONMUTADOS POR LINEA (CONVERTIDORES AC/AC). ( sesiones - 10 horas). o Controladores de voltaje alterno monofásicos: topologías; tipos de control; monofásicos bidireccionales con carga resistiva y resistiva-inductiva; con modulación de ancho de pulso (PWM). o Controladores de voltaje alterno trifásicos: topologías; de onda completa conectados en estrella y delta; variación de velocidad y arrancadores suaves de motores de inducción; sistemas de transmisión AC flexibles. VII. REGULADORES CONMUTADOS EN ALTA FRECUENCIA (CONVERTIDORES DC-DC). sesiones - 10 horas). o Convertidor reductor (Buck). o Convertidor elevador (Boost). o Corrección del factor de potencia (PFC) para convertidores DC-DC. o Simulación de circuitos de modulación con MATLAB-Simulink, SimPowerSytem, PLECS y SPICE. 7. CARGA HORARIA: TEORÍA/PRÁCTICA Dos sesiones de clases por semana de dos horas de duración por sesión (56 horas de duración totales por semestre) 8. CONTRIBUCIÓN DEL CURSO EN LA FORMACIÓN DEL ESTUDIANTE Es una materia del eje de formación profesional en las mallas de las dos especializaciones de la carrera de Ingeniería en Electricidad: Potencia, y Electrónica y Automatización industrial. Contribuye en las ciencias de la ingeniería con el análisis, diseño y dimensionamiento de convertidores de potencia: AC/DC, AC/AC y DC/DC, para aplicaciones industriales, reforzado con el uso de herramientas modernas de simulación y diseño asistido por computador. Este curso integra los conocimientos adquiridos en los cursos previos de: Análisis Numérico, Maquinaria I, Electrónica I y Control Automático. FORMACIÓN BÁSICA FORMACIÓN PROFESIONAL FORMACIÓN HUMANA 9. RELACIÓN DE LOS RESULTADOS DE APRENDIZAJE DEL CURSO CON LOS RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA CARRERA RESULTADOS DE CONTRIBUCI RESULTADOS El estudiante debe APRENDIZAJE DE LA CARRERA ÓN (Alta, Media, Baja) DE APRENDIZAJE DEL CURSO IG Pagina 3 de 5 SYLLABUS DEL CURSO

4 a) Habilidad para aplicar conocimiento de matemáticas, ciencia e ingeniería b) Habilidad para diseñar y conducir experimentos, así como para analizar e interpretar datos c) Habilidad para diseñar un sistema, componente o proceso bajo restricciones realistas d) Habilidad para trabajar como un equipo multidisciplinario e) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas de ingeniería Alta 1 Analizar y encontrar soluciones matemáticas para las variables eléctricas de los convertidores AC/DC, AC/AC y DC/DC y las técnicas de Fourier para el análisis de armónicos y figuras de mérito de los convertidores de potencia. Media 3 Diseñar, analizar e interpretar datos obtenidos a partir de las simulaciones de las técnicas de generación de pulsos de disparo de las diferentes topologías de sistemas de conversión de potencia AC/DC, AC/AC y señales de modulación de convertidores DC/DC. Media 3 Tareas para simular y depurar aplicaciones con sistemas de conversión de potencia AC/DC, AC/AC y DC/DC bajo restricciones realistas. Media 1,2,3 Tareas para el análisis de casos de estudio de soluciones de Ingeniería con la participación de grupos de tres estudiantes. Media 1,2,3 Identificación y resolución de problemas de Ingeniería en casos de estudio planteados en las tareas. f) Comprensión de la Baja responsabilidad ética y profesional g) Habilidad para comunicarse Baja efectivamente h) Una amplia educación Baja necesaria para entender el impacto de las soluciones de ingeniería en un contexto social, medioambiental, económico y global i) Reconocimiento de la necesidad y una habilidad para comprometerse con el aprendizaje a lo largo de la vida Media 4 Tareas con tópicos de investigación actualizados en el área de aplicación de convertidores de potencia AC/DC, AC/AC y DC/DC en equipos modernos con tecnología de punta. j) Conocimiento de los temas Baja contemporáneos IG Pagina 4 de 5 SYLLABUS DEL CURSO

5 k) Habilidad para usar las técnicas, habilidades y herramientas modernas para la práctica de la ingeniería I) Capacidad de liderar, gestionar o emprender proyectos Alta 3 Uso de herramientas modernas de programación y simulación asistida por computador: SPICE, MATLAB,Simulink- SimPowerSystem. Baja 10. EVALUACIÓN DEL CURSO Actividades de Evaluación Exámenes Lecciones Tareas Proyectos Laboratorio/Experimental Participación en Clase Visitas en Clase Otras 11. RESPONSABLE DE LA ELABORACIÓN DEL SYLLABUS Y FECHA DE ELABORACIÓN Elaborado por : Fecha: ING. DAMIAN LARCO G. 20 FEB VISADO SECRETARIO ACADÉMICO DE LA UNIDAD ACADÉMICA NOMBRE: Sra.Leonor Caicedo G. FIRMA: DIRECTOR DE LA SECRETARIA TÉCNICA ACADÉMICA NOMBRE: ng.marcos Piendoza V. FIRMA: ESCUELA SUPERIO ORAL Resoluc': 13. VIGENCIA DEL SYLLABUS echa de aprobación en nsejo Directivo: arcos Mendoza DIRECTOR DE LA SECRETARIA TECN1CA_ACADÉMICA RESOLUCIÓN DEL CONSEJO POLITECNICO: FECHA: IG Pagina 5 de 5 SYLLABUS DEL CURSO