Objetivo de la Materia:

Conocer el funcionamiento de los semiconductores más usados en convertidores electrónicos. Estudiar el funcionamiento de convertidores de C. A. a C. D., convertidores de C. A. a C. A., Convertidores de C. D. a C. D. (choppers) y convertidores de C. D. a C. A. (inversores). Analizar el uso de convertidores en circuitos de control. Simular la operación de convertidores y realizar experimentos usando los diferentes convertidores. Observar el funcionamiento de controles comerciales.

TEMAS Y SUBTEMAS DEL CURSO.

1.- Semiconductores, sus características y la forma de controlarlos.
1.1.- Diodos
1.2.- Transistores
1.3.- Mosfets
1.4.- IGBT
1.5.- Tiristores
1.6.- Uso de semiconductores como interruptores.
1.7.- Simulación de circuitos con semiconductores e interruptores.

2.- Definiciones: Potencia promedio, factor de potencia, valores promedio y efectivos y distorsión de armónicas.
2.1.- Potencia y energía.
2.2.- Valores efectivos y promedio de voltaje y corriente.
2.3.- Series de Fourier y distorsión de armónicas.

3.- Convertidores de C. A. a C. D.
3.1.-Convertidores monofásicos y trifásicos usando diodos.
3.2.- Convertidores usando rectificadores controlados (tiristores).
3.3.-Uso de diodo de rodada libre.
3.4.- Uso de filtros para mejorar formas de onda de voltaje y corriente.
3.5.- Simulación de circuitos.
3.6.-Elementos usados en los circuitos de control.
3.7.- Controles de velocidad comerciales de motores de C. D.(Drives)

4.- Convertidores de C. A. a C. A.
4.1.-Controles monofásicos con carga resistiva.
4.2.- Controles monofásicos con carga inductiva.
4.3.- Controles de hornos e iluminación.
4.4.- Descripción del funcionamiento de controles trifásicos conectados en estrella y delta
4.5.- Simulación de controles trifásicos conectados en estrella y delta.
4.6.- Arrancadores comerciales de motores de inducción (Soft start)
4.7.- Elementos usados en los circuitos de control.

5.- Convertidores de C. D. A C. D.
5.1.- Convertidores para bajar el voltaje.
5.2- Convertidores para subir el voltaje.
5.3- Uso de convertidores de uno, dos y cuatro cuadrantes.
5.4- Frenado regenerativo de motores de C. D. Y circuitos recuperadores de energía.
5.5- Circuitos integrados usados para control de voltaje.

6.- Convertidores de C. D. A C. A (Inversores)
6.1.- Inversores monofásicos de voltaje.
6.2.- Inversores trifásicos de voltaje.
6.3.- Inversores monofásicos de corriente.
6.4.- Serie de Fourier de onda de salida y contenido de armónicas.
6.5.-Forma de controlar el voltaje efectivo y el contenido de armónicas.
6.6.- Inversores monopolares y bipolares.
6.7.- Simulación de circuitos inversores.
6.8.- Controles de velocidad comerciales de motores de C. A.(Inverter drives)

7.- Fuentes
7.1.- Reguladores de voltaje.
7.2.- Fuentes de interrupción.
7.3.- Simulación de fuentes.

OBJETIVOS ESPECIFICOS DE APRENDIZAJE POR TEMA

1.- Semiconductores de Potencia, características y forma de controlarlos
1.1 Describir las características y limitaciones de los diodos de potencia y la forma de controlarlos.
1.2 Describir las características y limitaciones de los transistores de potencia y la forma de controlarlos.
1.3 Describir las características y limitaciones de los MOSFETs de potencia y la forma de controlarlos.
1.4 Describir las características y limitaciones de los IGBTs y la forma de controlarlos.
1.5 Describir las características y limitaciones de los Tiristores y la forma de controlarlos
1.6 Desarrollar la capacidad de seleccionar los diferentes semiconductores de potencia de acuerdo a las especificaciones del fabricante.
1.6 Utilizar los semiconductores como interruptores
1.7 Simular circuitos con semiconductores e interruptores.

2.- Definiciones: Potencia promedio, factor de potencia, valores promedio y efectivos y distorsión de armónicas.
2.1 Describir los conceptos y deducir las expresiones de potencia y energía.
2.2 Calcular los valores efectivos y promedio de voltaje y corriente de diferentes formas de onda
2.3 Analizar formas de onda de voltaje y corriente en series de Fourier y calcular la distorsión de armónicas.

3.- Convertidores de C. A. a C. D.
3.1 Analizar convertidores monofásicos y trifásicos usando diodos.
3.2. Analizar Convertidores usando rectificadores controlados (tiristores).
3.3.-Describir el uso de diodo de rodada libre.
3.4 Analizar y diseñar filtros para mejorar formas de onda de voltaje y corriente.
3.5. Efectuar simulación de circuitos.
3.6 Describir los elementos usados en los circuitos de control.
3.7 Utilizar controles de velocidad comerciales de motores de C. D.(Drives)

4.- Convertidores de C. A. a C. A.
4.1 Analizar controles monofásicos con carga resistiva.
4.2. Analizar controles monofásicos con carga inductiva.
4.3 Describir controles de hornos e iluminación.
4.4 Describir del funcionamiento de controles trifásicos conectados en estrella y delta
4.5 Simular controles trifásicos conectados en estrella y delta.
4.6 Utilizar arrancadores comerciales de motores de inducción (Soft start)
4.7 Describir los elementos usados en los circuitos de control.

5.- Convertidores de C. D. A C. D.
5.1 Analizar convertidores para bajar el voltaje.
5.2 Analizar convertidores para subir el voltaje.
5.6- Utilizar de convertidores de uno, dos y cuatro cuadrantes.
5.7- Describir frenado regenerativo de motores de C. D. y circuitos recuperadores de energía.
5.8- Conocer los circuitos integrados usados para control de voltaje.

6.- Convertidores de C. D. A C. A (Inversores)
6.1 Analizar inversores monofásicos de voltaje.
6.2 Analizar inversores trifásicos de voltaje.
6.3 Analizar inversores monofásicos de corriente.
6.4 Sintetizar Serie de Fourier de onda de salida y contenido de armónicas.
6.5 Analizar la forma de controlar el voltaje efectivo y el contenido de armónicas.
6.6 Describir los inversores monopolares y bipolares.
6.7.- Simular de circuitos inversores.
6.8.- Conocer los controles de velocidad comerciales de motores de C. A.(Inverter drives)

7.- Fuentes
7.1 Analizar y diseñar Reguladores de voltaje.
7.2 Analizar y diseñar Fuentes de interrupción.
7.3 Simular la operación de fuentes

Tiempo estimado por temas:

TEMA SEMANAS HORAS
1 1.5 6
2 1.5 3
3 3 9
4 3 9
5 3 9
6 3 9
7 1 3

Políticas de evaluación sugeridas:

3 Exámenes parciales 50%
1 Examen final 20%
Laboratorio 20%
Tareas 10%

Texto:
Introduction to Power Electronics.
Daniel W. Hart
Prentice Hall 1997

Libros de Consulta:
Power Electronics; Principles and Applications
Joseph Vithayathil
McGraw-Hill, 1995

Industrial Electronics
Colin D. Simpson
Prentice Hall, 1996

Modern Power Electronics and AC Drives
Bimal K. Bose
Prentice Hall 2002
Power Applications: Circuits Devices and Applications
Muhammad H. Rashid
Prentice Hall Second Edition 1988

Power Electronics: Converters, applications and Design
Mohan Ned, Tore M. Undeland and William P. Robbins
John Wiley and Sons Second Edition 1995

Software de apoyo:

Pspice de Orcad (antes Cadence (antes Microsim))
Matlab y Simulink

PERFIL DEL PROFESOR

Profesor con maestría y/o doctorado en ingeniería eléctrica con carrera de ingeniero mecánico electricista y /o ingeniero electricista.

Fecha de la última actualización: 17 de 2003(M)