Sistema ITESM
Campus Morelos
Cs-95-087. ELECTRONICA
DE POTENCIA
SEMESTRE: 7, 8, 9º
PREREQUISITOS: ninguno
OBJETIVO GENERAL: Conocer
los diferentes tipos de dispositivos semiconductores de potencia,
topologías o circuitos de conversión de energía
y esquemas de control necesarios en las aplicaciones más
importantes de los convertidores electrónicos de potencia
como rectificadores, inversores, fuentes conmutadas, etc.
OBJETIVOS ESPECIFICOS DE
CADA TEMA:
I) INTRODUCCION: Ubicar las
aplicaciones potenciales de la Electrónica de Potencia
y la evolución histórica que ha tenido esta área
de la Electrónica.
Tiempo estimado: 3 hrs.*
II) DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES
DE POTENCIA: Conocer el principio básico de funcionamiento
de los principales dispositivos electrónicos de potencia
como el diodo y el transistor de potencia, el Mosfet, SCR, IGBT,
GTO, etc.
Tiempo estimado 3 hrs.*
III) RECTIFICADORES CONTROLADOS
y NO CONTROLADOS: Conocer los principios básicos de funcionamiento
de circuitos con diodos con diferentes tipos de cargas. Conocer
aspectos básicos de la operación de rectificadores
monofásicos y trifásicos controlados y no controlados.
Tiempo estimado: 9 hrs.*
IV) REGULADORES DE VOLTAJE
DE CORRIENTE ALTERNA: Conocer los principios básicos de
regulación de corriente alterna (CA). Revisar principios
de regulación por el método de Control por Fase
y por el método de cambiadores de "taps".
Tiempo estimado: 6 hrs.*
V) CONVERTIDORES CD-CD: Conocer
principales diferencias entre las fuentes lineales y las fuentes
conmutadas. Conocer el principio de funcionamiento de los convertidores
CD-CD básicos (Buck, Boost y Buck-Boost) y aspectos básicos
de las topologías aisladas.
Tiempo estimado: 9 hrs.*
VI) INVERSORES PWM ( Modulación
por Anchura de Pulso): Conocer el principio de operación
de inversores monofásicos y trifásicos, así
como las técnicas tradicionales de modulación PWM
y técnicas de reducción de armónicos.
Tiempo estimado: 6 hrs.*
VII) APLICACIONES Y OTROS
ASPECTOS: Conocer aplicaciones importantes como Fuentes de Alimentación,
Control de Motores de CD y CA, Balastros Electrónicos,
etc. Conocer algunos otros aspectos importantes como el diseño
de disipadores de calor, protecciones de sobretensión y
sobrecorriente, fusibles, etc.
Tiempo estimado: 9 hrs.*
NOTA: * Incluye ya el tiempo
estimado para evaluación.
SUBTEMAS DEL CURSO:
I) INTRODUCCION: 1) Qué
es la Electrónica de Potencia, 2) Cuáles son sus
aplicaciones, 3) Historia de la Electrónica de Potencia,
4) Circuitos y dispositivos.
II) DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES
DE POTENCIA: 1) Tipos de interruptores de potencia y sus características,
2) Tipos de diodos de potencia, 3) El transistor de potencia,
4) El SCR y sus características, 5) El MOSFET de potencia,
El IGBT y GTO.
III) RECTIFICADORES CONTROLADOS
y NO CONTROLADOS: 1) Introducción, 2) Diodos con RC, RL,
RL y RLC, 3) Rectificadores media onda y onda completa monofásicos
y trifásicos, 4) Filtro de salida en rectificación
monofásica y trifásica.
IV) REGULADORES DE VOLTAJE
DE CORRIENTE ALTERNA: 1) Introducción, 2) Principios de
control On-Off y Control por Fase, 3) Control por fase en sistemas
monofásicos y trifásicos, 4) Cambiadores de tomas
monofásicos.
V) CONVERTIDORES CD-CD: 1) Introducción, 2)
Principios de operación de los convertidores conmutados,
3) El convertidor Buck, Boost y el Buck-Boost, 4) El convertidor
Cúk, 5) Consideraciones magnéticas en el diseño
de convertidores CD-CD, 5) Revisión de convertidores aislados.
VI) INVERSORES PWM ( Modulación
por Anchura de Pulso): 1) Introducción, 2) Inversores monofásicos,
3) Inversores trifásicos, 4) Control de voltaje de inversores
monofásicos, 5) Técnicas de modulación avanzadas.
VII) APLICACIONES Y OTROS
ASPECTOS: 1) Introducción, 2) Aplicaciones en el Control
de Motores, 3) Aplicaciones en Fuentes de Alimentación,
4) Aplicaciones en Balastros Electrónicos, 4) Cálculo
de Disipadores de Calor, 6) Cálculo de fusibles y otras
protecciones.
METODOLOGIA SUGERIDA Y ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
Exposición en pizarrón
y proyector de acetatos (en todos los temas)
Uso del simulador PSPICE o
equivalente ( en los temas II a VI )
Investigación por parte
de los alumnos y debate en clase ( tema VII )
POLITICAS DE EVALUACION DEL CURSO
Exámenes parciales:
30%
Examen Final: 20%
Proyecto de Investigación:
15%
Proyecto de Laboratorio: 25%
Asistencia y participación
en clase: 10%
LIBRO DE TEXTO:
Power Electronics. Circuits,
Devices and Applications (Second Edition)
Muhammad H. Rashid
Editorial Prentice Hall
LIBROS DE CONSULTA:
Power Electronics: Converters,
Applications and Design
Ned Mohan, Tore Undeland,
William P. Robbins
Editorial John Wiley and Sons
Power Electronics and Variable
Frequency Drives
Edited by Bimal K. Bose
Editorial IEEE Press
MATERIAL Y/O SOFTWARE DE
APOYO:
- Equipo de medición
y pruebas: Osciloscopio de 100MHz, VARIAC (Autotransfor-mador
variable), Multímetros de 3.5 dígitos, Baterías
o Fuente de Alimentación de CD de 0-100VCD, etc.
- Componentes electrónicos
de potencia varios: Mosfets IRF840 (8 A.& 500V), Diodos MUR
860, Núcleos de ferrita para elaboración de transformadores
e inductores, Circuitos Integrados TL494, IR2110.
- Paquete de simulación
electrónica PSPICE (Microsim Design Lab).
PERFIL DEL MAESTRO:
Maestro en Ciencias en Ingeniería
Eléctrica o Electrónica ( Doctor en Ciencias de
preferencia) con especialidad en Electrónica de Potencia.
En el caso de recurrir a un ingeniero, que éste tenga una
formación de ingeniero electrónico o eléctrico
y experiencia de al menos 5 años en docencia, investigación
o desarrollos tecnologicos en la industria en el área de
Electrónica de Potencia ( Control de Motores, Balastros
electrónicos, inversores para calentamiento por inducción
o sistemas de alimentación ininterrumpibles).