Sistemas de alimentación conmutados

ASIGNATURA: SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN CONMUTADOS I
Nombre de la asignatura:
SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN CONMUTADOS I
Línea de investigación o de trabajo: Electrónica de Potencia
Tiempo de dedicación del estudiante en las actividades de:
DOC
48
TIS
60
TPS
0
Horas Totales
108
Créditos
6
DOC: Docencia; TIS: Trabajo independiente significativo; TPS: Trabajo profesional supervisado
1. Historial de la asignatura
Lugar y fecha de
elaboración o revisión
Observaciones
(cambios y justificación)
Participantes
CENIDET
18/01/05
Miembros de la Consejo de
Posgrado del Depto. de Ing.
Electrónica del CENIDET
Revisión de planes y programas de estudio
(Modelo Siglo XXI) 2005.
IT Boca del Río (Marzo 4-6
de 2009)
Presidentes de consejos de
posgrado de IT´s de la DGEST
CENIDET
23/03/11
Miembros de la Consejo de
Posgrado del Depto. de Ing.
Electrónica del CENIDET
Diagnóstico de los Planes de Estudio
vigentes (2005).
A partir de la reunión de Revisión y
Actualización de Planes de Estudio de
Posgrado (I.T. de Boca del Río, 4-6 de marzo
2009) y Reunión de Consolidación (I.T. de
Cd. Madero, 14-16 de abril 2010) se
desarrollaron los contenidos extendidos de
las materias del programa de posgrado.
2. Pre-requisitos y co-requisitos
Asignatura optativa que se imparte en el segundo o tercer semestre, tiene como pre-requisitos la
materia de “Matemáticas avanzadas” y “Electrónica analógica avanzada”.
3. Objetivo de la asignatura
El alumno obtendrá los conocimientos necesarios para analizar y diseñar sistemas de alimentación
conmutados; específicamente topologías de conversión en alta frecuencia del tipo corriente directa a
corriente directa (Convertidores CD – CD).
4. Aportación al perfil del graduado
La materia aporta en el egresado los conocimientos esenciales para la comprensión, el desarrollo e
implementación de los sistemas de alimentación conmutados mediante la conversión CD – CD. Este
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Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica
tipo de conversión es la base para otros tipos de convertidores, por ello formaran, invariablemente,
un quehacer cotidiano en la vida profesional del egresado de la especialidad.
De manera particular el curso:
¾ Exponer la situación fundamental de la conversión de energía de corriente directa a corriente
directa.
¾ Desarrolla las técnicas de análisis matemático del especialista en el área particular.
¾ Implementa sistemas de conversión de energía, particularmente de corriente directa, de
manera práctica.
¾ Conforma la capacidad para la innovación tecnológica del estudiante, necesaria para el
desarrollo de su trabajo de tesis y para el desempeño profesional del egresado.
5. Contenido temático por temas y subtemas
UNIDAD
TEMAS
Introducción a los sistemas de
alimentación
1
Tiempo estimado: 4 hrs.
Topologías básicas de conversión
CD-CD en MCC
2
Tiempo estimado: 10 hrs.
Topologías básicas de conversión
CD-CD en MCD
3
Tiempo estimado: 10 hrs.
Convertidores aislados
Tiempo estimado: 10 hrs.
4
SUBTEMAS
1.1 Antecedentes.
1.2 Análisis de reguladores lineales.
1.3 Reguladores lineales vs. Reguladores
conmutados: pérdidas.
1.4 Aspectos básicos de conversión de energía en
alta frecuencia.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
El convertidor Buck.
El convertidor Boost.
El Convertidor Buck-Boost.
El Convertidor Cuk.
El convertidor SEPIC.
El convertidor ZETA.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
El convertidor Buck.
El convertidor Boost.
El Convertidor Buck-Boost.
El Convertidor Cuk.
El convertidor SEPIC.
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
El convertidor Forward.
El convertidor Push – Pull.
El convertidor Medio Puente.
El convertidor Puente Completo.
El convertidor Flyback.
Versiones aisladas del convertidor SEPIC, Cuk y
zeta.
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Realización de circuitos de control
de convertidores conmutados
5
Tiempo estimado: 6 hrs.
6
Reducción de pérdidas en
convertidores PWM
Tiempo estimado: 4 hrs.
Convertidores para rectificación
síncrona
7
Tiempo estimado: 4 hrs.
5.1 Control por modulación de la anchura de los
pulsos (control PWM).
5.2 Implementación del control modo tensión.
5.3 Implementación del control modo corriente
corriente pico, control por histéresis, corriente
promediada, control de carga).
5.4 Consideraciones de estabilidad.
6.1 Conceptos básicos de conmutación suave.
6.2 Conmutación con transición suave.
6.3 Casos de estudio: Convertidor Boost y
convertidor puente completo y de tres niveles.
7.1
7.2
7.3
7.4
Antecedentes.
Convertidor Buck en rectificación síncrona.
Convertidores aislados con rectificación síncrona.
Métodos de control de convertidores con
rectificación síncrona.
6. Metodología de desarrollo del curso
•
Exposición de objetivos y antecedentes de cada tema
•
Explicación detallada de la operación en estado estable de los conversores de energía de
corriente directa a corriente directa
•
Análisis y extracción de ecuaciones de diseño para los conversores de energía, así como el
análisis de esfuerzos eléctricos y pérdidas para la selección de dispositivos semiconductores.
Simulación asistida por computadora de los conversores de energía
•
Implantación en laboratorio de conversores seleccionados para la comprensión integral del
funcionamiento, análisis y diseño, así como observaciones propias del análisis de las
pruebas
•
Desarrollo de investigaciones individuales del estudiante de temas alternos y del estado del
arte de los conversores de energía.
7. Sugerencias de evaluación
•
•
•
Mediante exámenes parciales por cada unidad tratada (40%)
Mediante evaluación de reportes de las investigaciones extra-clase (20%)
Mediante la evaluación de los reportes del estudiante de los experimentos realizados en el
laboratorio (40%).
8. Bibliografía y software de apoyo
Power-Switching Converter
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Simon S. Ang,
Second Edition
Marcel Dekker
ISBN: 0824722450
Fundamental of Power Electronic
R. W. Ericsson and D. Maksimovic
Second Edition
Kluwer Academic Publishers
ISBN: 0792372700
Power Supply Cookbook
Marty Brown,
Second Edition
Newnes, Butterworth Heinemann
ISBN: 075067329X
Power Electronics: Converters, Applications and Design
N. Mohan, T. Undeland and W. Robbins
John Wiley & Sons
ISBN: 0471226939
Pspice OrCAD
OrCAD Inc.
Mathcad
PTC Parametric Technology Corporation
Mathlab
The MathWorks Inc.
9. Actividades propuestas
Unidad
Topologías básicas de
conversión cd-cd en MCC
Actividad propuesta
• Análisis matemático de algún convertidor como trabajo
independiente extra clase.
• Análisis de operación mediante algún software de
simulación.
• Implementación práctica de algún convertidor en
laboratorio como trabajo independiente.
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Topologías básicas de
conversión cd-cd en MCD
• Análisis matemático de algún convertidor como trabajo
independiente extra clase.
• Análisis de operación mediante algún software de
simulación.
• Implementación práctica de algún convertidor en
laboratorio como trabajo independiente.
Convertidores aislados
• Análisis matemático de algún convertidor como trabajo
independiente extra clase.
• Análisis de operación mediante algún software de
simulación.
• Implementación práctica de algún convertidor en
laboratorio como trabajo independiente.
Realización de circuitos de
control de convertidores
conmutados
• Operación del circuito de control mediante algún
software de simulación.
• Implementación práctica en laboratorio como trabajo
independiente.
Reducción de pérdidas en
convertidores PWM
• Análisis de operación de algún convertidor con
conmutación suave mediante algún software de
simulación.
Convertidores para
rectificación síncrona
• Análisis de operación del convertidor Buck con
rectificación síncrona mediante algún software de
simulación.
• Implementación práctica en laboratorio como trabajo
independiente.
10. Catedrático responsable:
______________________________
Dr. Carlos Aguilar Castillo
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