Universidad Pública de Navarra



Año Académico: 2017/2018 | Otros años:  2016/2017  |  2015/2016 
Máster Universitario en Ingeniería Industrial por la Universidad Pública de Navarra
Código: 73031 Asignatura: Sistemas electrónicos de potencia
Créditos: 6 Tipo: Optativa Curso: 2 Periodo: 1º S
Departamento: Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Profesores
GIL IZCO, PEDRO MARIA (Resp)

Partes de este texto:

 

Módulo/Materia

Módulo de especialización en Electrónica Industrial/INGENIERIA AVANZADA EN ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

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Descriptores

Conversión de energía. Dispositivos semiconductores de potencia. Tipos de conversión de energía. Uso de los convertidores de energía en el control de máquinas eléctricas para aplicaciones de tracción ymovimiento. Uso de convertidores de energía en la generación de energía eléctrica y mantenimiento de la calidad de la red eléctrica. Diseño y protección de los circuitos y dispositivos de la electrónica de potencia. Tendencias en la electrónica de potencia.

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Competencias genéricas

CG1: Tener conocimientos adecuados de los aspectos científicos y tecnológicos de electrónica industrial.

CG2: Proyectar, calcular y diseñar productos y equipos de la electrónica industrial.

CG4: Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos de la electrónica industrial.

CG8: Aplicar los conocimientos adquiridos y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios y multidisciplinares relacionados con la electrónica industrial.

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Competencias específicas

CMT7: Capacidad para diseñar sistemas electrónicos y de instrumentación industrial.

CEEI6: Capacidad para definir, dimensionar e implementar convertidores de
potencia a partir de los requerimientos propios de una aplicación concreta.

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Resultados aprendizaje

  1. Tener una visión general de la tecnología y aplicaciones de la electrónica de potencia.
  2. Seleccionar la técnica de modulación de un convertidor inversor en función de las características funcionales, rendimiento y calidad de onda deseadas.
  3. Diseñar una etapa de conversión de potencia integrada en aplicaciones de alimentación de equipos eléctricos y de tracción.
  4. Comprender el principio de funcionamiento de los convertidores de potencia con tiristores.
  5. Determinar el impacto en la calidad de la tensión y corriente de red de los convertidores de potencia de tiristores.
  6. Diseñar los elementos de protección térmica y frente a sobrecorrientes y sobretensiones.
  7. Seleccionar los componentes adecuados para la etapa de potencia y la conexión con la unidad de control.

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Metodología

Metodología - Actividad Horas Presenciales Horas no presenciales
A-1 Clases expositivas/participativas 45  
A-2 Prácticas 17 30
A-3 Debates, puestas en común, tutoría grupos    
A-4 Elaboración de trabajo   10
A-5 Lecturas de material   10
A-6 Estudio individual   35
A-7 Exámenes, pruebas de evaluación 3  
A-8 Tutorías individuales    
Total 65 85

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Relación actividades formativas-competencias

Competencia Actividad formativa
CG1: Tener conocimientos adecuados de los aspectos científicos y tecnológicos de electrónica industrial. A-1, A-2, A-4, A-5, A-6
CG2: Proyectar, calcular y diseñar productos y equipos de la electrónica industrial. A-1, A-2, A-7
CG4: Realizar investigación, desarrollo e innovación en productos, procesos y métodos de la electrónica industrial. A-1, A-2
CG8: Aplicar los conocimientos adquiridos y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios y multidisciplinares relacionados con la electrónica industrial. A-2
CMT7: Capacidad para diseñar sistemas electrónicos y de instrumentación industrial. A-1, A-2, A-4, A-5, A-6
CEEI6: Capacidad para definir, dimensionar e implementar convertidores de potencia a partir de los requerimientos propios de una aplicación concreta. A-1, A-2, A-4, A-5, A-6

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Idiomas

Castellano

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Evaluación

Resultado del aprendizaje que se evalúa Criterios Instrumento de evaluación Peso (%)
Afecta a todos los puntos. Puntuar con más de 5 en el examen escrito Pruebas de respuesta larga 60%
Afecta a todos los puntos. La asistencia a todas las prácticas y realizar satisfactoriamente el trabajo fijado para cada una de las prácticas Pruebas e informes del trabajo experimental 40%

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Contenidos

  • Inversores: técnicas de modulación, rendimiento y distorsión armónica.
  • Integración de inversores en aplicaciones de alimentación y control de máquinas eléctricas.
  • Convertidores de tiristores conmutados a la frecuencia de la red eléctrica: armónicos, microcortes y factor de potencia.
  • Diseño térmico y protecciones contra sobrecorriente y sobretensión.
  • Comunicación con la unidad de control y circuitos de gobierno.

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Temario

Tema 1: Presentación del curso: objetivos, medios, prácticas y evaluación.

Contextualización en el campo de la electrónica de potencia. (1 hora)

 

Tema 1: Introducción a los puntos de interés actuales en conversión de energía  (6 horas)

  • Dispositivos de potencia e impacto de los nuevos materiales: SiC y NiGa.
  • Aplicación en energías renovables.
  • Aplicación en control vectorial de motores.
  • Vehículo eléctrico.
  • Sistemas de alimentación en continua.
  • Calidad de la red eléctrica.
  • Microrredes.

Tema 2: Inversores (10 horas)

  • Introducción a los Inversores.
  • Distorsión armónica.
  • Tipos de modulación con portadora triangular y en diente de sierra.
  • Inversores trifásicos de dos niveles control vectorial.
  • Sobremodulación en inversores.
  • Inversores trifásicos de tres niveles control vectorial.
  • Inversores multinivel con conexión en cascada de inversores en H.
  • Inversor matricial
  • Circuitos de gobierno y protección del convertidor.
  • Protecciones contra sobretensión, sobrecorriente y comportamiento térmico.
  • Conexión a la red eléctrica de los inversores.

 

Tema 3: Introducción al control vectorial de máquinas eléctricas con inversores (10 horas)

 

  • Control en campo orientado de la máquina de inducción.
  • Direct Torque Control de la máquina de inducción.
  • Esquema Sherbius vectorial Máquina de Inducción Doblemente Alimentada.
  • Control vectorial de la máquina síncrona (DC brushless)

Tema 4: Control de fase (8 horas)

  • El tiristor, el GTO e IGCT
  • Rectificadores no controlados y controlados de media y doble onda.
  • Conexiones en estrella y en polígono (triángulo)
  • Balance de corriente en los transformadores con rectificadores.
  • Armónicos y resonancias en la red eléctrica ocasionados por rectificadores.
  • Rectificadores de 4 cuadrantes con y sin corriente de circulación.
  • Arrancadores suaves de máquina de inducción con tiristores.
  • Aplicación de los rectificadores controlado.

Tema 5: Conversión Continua-Continua (10 horas)

  • Repaso de tecnologías básicas de conversión DCDC con y sin aislamiento.
  • Conmutación suave: convertidores resonantes serie, paralelo, serie-paralelo y LCC.
  • Modelado dinámico de convertidores, técnicas de promediado.
  • Control en modo corriente. Introducción.
  • Corrección del factor de potencia, técnicas de control.
  • Trabajo en alta frecuencia: componentes magnéticos y condensadores, circuitos impresos y EMI.
  • Simulación de fuentes conmutadas: LTSPICE.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que su profesor ha solicitado a la Biblioteca.


Baliga, B. Jayant "Fundamentals of Power Semiconductor Devices" Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-47314-7. 2008.

Erickson, Robert W., Maksimovic, Dragan "Fundamentals of Power Electronics". ISBN 978-0-306-48048-5. 2001.

Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications, and Design" 3rd Edition. ISBN: 978-0-471-22693-2. 2003.

Leonhard, Werner "Control of Electrical Drives" Springer Verlag ISBN 978-3-540-1820-7. 2001.

Peter Vas, "Sensorless Vector and Direct Torque Control" Oxfor University Press. Monographs in Electrical and Electronic Engineering. 42. 978-0-19-856465-2 1998.

D. Grahame Holmes, Thomas A. Lipo, "Pulse Width Modulation for Power Converters: Principles and Practice" Wiley-IEEE Press. ISBN: 978-0-471-20814-3. 2003

Marian Kazmierkowski, Henryk Tunia, ¿Automatic Control of Converter-Fed Drives,¿ Elsevier, 1994.

Hansruedi Buhler, "Electrónica Industrial. Electrónica de Potencia" Gustavo GiIi, 1985.

J.A. Gualda, S. Martínez, P.M. Martínez "Electrónica Industrial: Técnicas de Potencia" Editorial Marcombo. Boixareu Editores. ISBN: 978-84-267-0843-4

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Lugar de impartición

Clases teóricas:

Aulario del Campus de Arrosadia.

Prácticas:

Laboratorio de Electrónica Industrial.

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