Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo: Tecnología Específica Eléctrica.

Materia: Transformación de Energía Eléctrica.

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Descripción/Contenidos

• Visión general de la electrónica de potencia.
• Conceptos básicos de la electrónica de potencia.
• Semiconductores de potencia.
• La conversión DC-DC.
• Inversores.
• Rectificadores.
• La conversión AC-AC.

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Competencias genéricas

• CB1 - Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
• CB2 - Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.
• CB3 - Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.
• CB4 - Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.
• CB5 - Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.
• CG1 - Capacidad para la redacción, firma y desarrollo de proyectos en el ámbito de la ingeniería industrial, en las tecnologías específicas Eléctrica y Electrónica Industrial, que tengan por objeto la construcción, reforma, reparación, conservación, demolición, fabricación, instalación, montaje o explotación de: estructuras, equipos mecánicos, instalaciones energéticas, instalaciones eléctricas y electrónicas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricación y automatización.
• CG3 - Conocimiento en materias básicas y tecnológicas, que les capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías, y les dote de versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.
• CG4: Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial en una o varias de las tres tecnologías específicas: Mecánica, Eléctrica y Electrónica Industrial.
• CG8 -Capacidad para aplicar los principios y métodos de la calidad
• CG10 -Capacidad de trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar

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Competencias específicas

• CE7 - Conocimiento aplicado de electrónica de potencia.
• CEI4 - Conocimiento aplicado de la electrónica de potencia.

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Resultados aprendizaje

• R1. Entender el principio de funcionamiento de los convertidores estáticos.
• R2. Conocer los diferentes elementos utilizados en los convertidores estáticos.
• R3. Entender las principales características de los semiconductores de potencia.
• R4. Conocer las reglas que rigen el comportamiento de los convertidores estáticos.
• R5. Conocer el principio de funcionamiento de las principales topologías de conversión utilizadas actualmente.
• R6. Entender las técnicas de control utilizadas en los convertidores estáticos.
• R7. Conocer las principales aplicaciones industriales de los convertidores estáticos.

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Metodología

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Evaluación

En el caso de no llegar a la nota mínima requerida en el examen, se suspenderá la asignatura con la calificación obtenida en el examen.

Para superar la asignatura será necesario haber asistido y realizado todas las sesiones prácticas. En el caso de no asistir de forma injustificada a alguna de las prácticas, no se podrá realizar el examen y la calificación será "No Presentado".

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Temario

Tema 1. Visión general de la electrónica de potencia.

• 1.1 El sistema electrónico de potencia.
• 1.2 Clasificación de los convertidores según el tipo de conversión.

Tema 2. Conceptos básicos en electrónica de potencia.

• 2.1 Series de Fourier.
• 2.2 Factor de potencia en presencia de armónicos.
• 2.3 La célula elemental de conmutación.

Tema 3. Semiconductores de potencia.

• 3.1 El diodo de potencia.
• 3.2 El transistor bipolar de potencia (BJT).
• 3.3 MOSFET de potencia.
• 3.4 El IGBT.
• 3.5 El TIRISTOR.
• 3.6 El GTO.
• 3.7 El IGCT.
• 3.8 Utilización de los semiconductores
• 3.9 El Driver
• 3.10 Pérdidas y refrigeración de los semiconductores de potencia.

Tema 4. La conversión DC-DC.

• 4.1 Introducción.
• 4.2 Fuente lineal
• 4.3 Célula elemental de conmutación
• 4.4 Convertidor reductor (Buck).
• 4.5 Convertidor elevador (Boost).
• 4.6 Convertidor Reductor-elevador (Buck-Boost).
• 4.7 Reversibilidad en los convertidores DC/DC.
• 4.8 Aplicaciones de los convertidores DC/DC.

Tema 5. La conversión DC-AC. Inversores.

• 5.1 Introducción.
• 5.2. Célula elemental de conmutación de un inversor.
• 5.3 Inversor de puente en H.
• 5.4 Inversor de medio puente.
• 5.5 Efecto del tiempo muerto en los inversores.
• 5.6 Inversor trifásico.
• 5.7 Aplicaciones de los inversores.

Tema 6. La conversión AC-DC.

• 6.1. Introducción.
• 6.2. Rectificadores no controlados ideales.
• 6.3 Rectificadores Controlados ideales.
• 6.4 Problemas de los rectificadores reales.
• 6.5 Rectificadores reversibles en corriente.
• 6.6 Aplicaciones de los rectificadores.

Tema 7. La conversión AC-AC.

• 7.1. Introducción.
• 7.2. Variación del valor eficaz. Troceador de alterna.
• 7.3. Convertidores de frecuencia de conmutación natural.
• 7.4 Aplicaciones de los convertidores AC-AC.

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Programa de prácticas experimentales

La formación teórica se complementará con sesiones prácticas en las que se diseñará y validará, tanto por simulación como de forma experimental, un convertidor Forward de 5V-5A. Para ello, a lo largo de las sesiones prácticas se irá construyendo las diferentes partes del convertidor DC-DC Forward, incluido el transformador de alta frecuencia y los lazos de control de tensión y corriente.

Prácticas de simulación (PSIM): SIMULACIÓN DE UN CONVERTIDOR FORWARD

• P1_S Análisis del funcionamiento del convertidor en lazo abierto y circuitos de sensado y acondicionado.
• P2_S Análisis de los lazos de control de corriente y de tensión

Prácticas de montaje: CONVERTIDOR DC/DC FORWARD REGULADO EN CORRIENTE Y EN TENSIÓN

• P1_M Controlador Integrado UC2844.
• P2_M Dimensionado y construcción de los elementos pasivos: transformador y filtro de salida.
• P3_ M Funcionamiento el lazo abierto: Funcionamiento en vacío y en carga.
• P4_M Lazos de control de corriente y tensión.

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Bibliografía básica:

• L. Marroyo "Apuntes sobre Electrónica de Potencia"; UPNA.
• E. Ballester, R. Piqué; "Electrónica de Potencia: Principios fundamentales y estructuras básicas"; Ed. Marcombo, 2011; ISBN 978-84-267-1669-9
• N. Mohan, T. M. Undeland and W. P. Robbins, "Electrónica de Potencia: Convertidores, Aplicaciones y Diseño", Ed. McGraw-Hill, 2009, ISBN 9789701072486.

Bibliografía avanzada:

• B. K. Bose, "Power Electronics And Motor Drives: Advances And Trends", 2006, Academic Press, ISBN 10: 0120884054
• G. J. Wakileh, "Power Systems Harmonics. Fundamentals, Analysis and Filter Design", Ed. Springer-Verlag, Berlin, Germany, 2001, ISBN 3-540-42238-2.
• Guy Seguier, "Les convertisseurs de l'électronique de puissance", Volúmenes 1, 2, 3 y 4. Lavoisier TEC¬DOC, 1992, ISBN: 2-85206-841-9
• Rashid, Muhammad H, "Electrónica de potencia: circuitos, dispositivos y aplicaciones"; Prentice Hall Hispanoamericana, 2004.

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Idiomas

Castellano.

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Lugar de impartición

Aulario y laboratorios.

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