Convertidores

Última modificación: 14-07-2016
220108 - Convertidores
Unidad responsable:
205 - ESEIAAT - Escuela Superior de Ingenierías Industriales, Aeroespacial y Audiovisual de
Terrassa
Unidad que imparte:
710 - EEL - Departamento de Ingeniería Electrónica
Curso:
2016
Titulación:
GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES (Plan 2010). (Unidad docente
Obligatoria)
Créditos ECTS:
4,5
Idiomas docencia:
Catalán, Castellano, Inglés
Profesorado
Responsable:
Josep Balcells
Otros:
Arias Pujol, Antoni
Lamich Arocas, Manuel
Capacidades previas
Conocimientos de las bases de Teoría de Circuitos.
Conocimientos de dispositivos electrónicos. (Diodos, Transistores, MOS-FET).
Conocimientos de análisis de Fourier de la asignatura de Cálculo.
Competencias de la titulación a las cuales contribuye la asignatura
Específicas:
1. Conocimiento aplicado de electrónica de potencia.
2. Conocimientos de los fundamentos de la electrónica.
3. Conocimiento y utilización de los principios de teoría de circuitos y máquinas eléctricas.
CC06. Conocer y aplicar diversos bloques funcionales de electrónica analógica específica.
CG02. Capacidad de aplicar las técnicas de control y regulación de las máquinas eléctricas para el control de
movimiento.
CC07. Aplicar sistemas electrónicos de potencia como bloques de alimentación eléctrica. Identificar sistemas de
gestión energética.
Metodologías docentes
Actividades Presenciales:
- Clases magistrales con exposición de contenidos teóricos y realización de ejercicios prácticos.
- Sesiones de Laboratorio trabajando con simuladores y maquetas
- Tutoría para la realización de un pequeño proyecto con varios convertidors
Actividades no presenciales evaluables:
- Informes de las prácticas de Laboratorio.
- Proyecto y diseño para grupos de un convertidor.
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Objetivos de aprendizaje de la asignatura
Mostrar a los estudiantes la estructura y las aplicaciones de los diferentes tipos de convertidores de potencia y
capacitarlos para dimensionar los componentes que los integran. Estudio de los convertidores utilizados en
accionamientos de máquinas eléctricas, en acoplamiento de fuentes renovables a la red eléctrica, en fuentes
ininterrumpidas (SAI) y fuentes de alimentación en general. Dar las bases para llevar a cabo el control de dichos
convertidores (ligando con las asignaturas de Automática). Estudio de las transferencias de potencia entre sistemas
eléctricos y en sistemas electromecánicos mediante convertidores. Estudio del rendimiento de los sistemas anteriores.
Estudio de las perturbaciones que generan los convertidores a nivel de red eléctrica y de campos electromagnéticos
cercanos.
Horas totales de dedicación del estudiantado
Dedicación total: 112h 30m
Horas grupo grande:
31h
27.56%
Horas grupo pequeño:
14h
12.44%
Horas aprendizaje autónomo:
67h 30m
60.00%
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Contenidos
Dispositivos de potencia
Dedicación: 15h
Grupo grande/Teoría: 2h
Grupo pequeño/Laboratorio: 3h
Aprendizaje autónomo: 10h
Descripción:
Diodos en conmutación
Tiristores
Transistores MOS-FET, IGBT y MCT
Estudio de características de los diferentes conmutadores
Cálculo de pérdidas de conducción y de conmutación
Componentes pasivos de potencia
Actividades vinculadas:
Actividad 1.
Objetivos específicos:
Conocer el comportamiento y características de los principales dispositivos de potencia.
Herramientas de simulación
Dedicación: 7h
Grupo pequeño/Laboratorio: 2h
Aprendizaje autónomo: 5h
Descripción:
Simulador de circuitos ORCAD PSPICE
Simulador de circuitos y sistemas Matlab-Simulink
Toolbox "Sim Power Systems"
Actividades vinculadas:
Actividad 2
Objetivos específicos:
Disponer de herramientas de simulación para evaluar el comportamiento de los dispositivos y sistemas de
potencia.
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Módulo 3: Rectificadores no controlados
Dedicación: 20h
Grupo grande/Teoría: 6h
Grupo pequeño/Laboratorio: 2h
Aprendizaje autónomo: 12h
Descripción:
Transformadores para generar sistemas polifásicos
Estructura y cálculos de tensiones y corrientes
Cálculo de pérdidas y enfriamiento
Efectos sobre la red: Factor de potencia y armónicos
Actividades vinculadas:
Actividad 1 y 2.
Objetivos específicos:
Conocer la versión CA-CC
Aprender a hacer cálculos y dimensionar restificadores no controlados.
Módulo 4: Rectificadores controlados
Dedicación: 20h
Grupo grande/Teoría: 6h
Grupo pequeño/Laboratorio: 2h
Aprendizaje autónomo: 12h
Descripción:
Estructura y cálculos de tensiones y corrientes
Cálculo de pérdidas y enfriamiento
Efectos sobre la red: Factor de potencia y armónicos
Métodos de control
Diagramas de potencia en 2 y 4 cuadrantes
Actividades vinculadas:
Actividad 1 y 2.
Objetivos específicos:
Conocer la conversión CA-CC con regulación de salida CC
Aprender a hacer cálculos y dimensionar rectificadores controlados.
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Módulo 5: Convertidores CC-CC
Dedicación: 20h
Grupo grande/Teoría: 6h
Grupo pequeño/Laboratorio: 2h
Aprendizaje autónomo: 12h
Descripción:
Tipos y cálculos de tensiones y corrientes
Métodos de control. modelos promitjats
Convertidores CC-CC de 2 y 4 cuadrantes
Actividades vinculadas:
Actividad 1 y 2.
Objetivos específicos:
Conocer la conversión CC-CC
Aprender a hacer cálculos y dimensionar convertidores CC-CC
Módulo 6: Onduladores
Dedicación: 26h
Grupo grande/Teoría: 9h
Grupo pequeño/Laboratorio: 3h
Aprendizaje autónomo: 14h
Descripción:
Tipos y cálculos de tensiones y corrientes
Métodos de control: Control vectorial
Convertidores ressonantes
Actividades vinculadas:
Actividad 1 y 2.
Objetivos específicos:
Conocer la conversión CC-CA
Aprender a hacer cálculos y dimensionar onduladores
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Módulo 8: Interruptores estáticos y reguladores
por control de fase
Dedicación: 4h 30m
Grupo grande/Teoría: 2h
Aprendizaje autónomo: 2h 30m
Descripción:
Tipos. Cálculos de tensiones y corrientes
Métodos de control
Actividades vinculadas:
Actividad 1.
Objetivos específicos:
Conocer la estructura y las técnicas de control de convertidores CA-Ca por control de fase.
Aprender a hacer cálculos y dimensionar convertidores CA-CA por control de fase.
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Planificación de actividades
Dedicación: 73h 30m
Grupo grande/Teoría: 28h
Aprendizaje autónomo: 45h 30m
ACTIVIDAD 1: CLASES TEÓRICAS Y
EJERCICIOS
Descripción:
Enseñanza de conceptos teóricos y realización de ejercicios numéricos sobre los diferentes temas. Propuesta de
algún pequeño diseño o ejercicio numérico.
Material de soporte:
Aula con medios audiovisuales (ordenador y proyector).
Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación:
Se propondrán ejercicios de diseño o cálculo numérico para tutelar que el estudiante está dedicando el tiempo
necesario de aprendizaje autónomo.
Objetivos específicos:
Transmitir los conocimientos teóricos necesarios y relacionarlos con ejercicios prácticos de cálculo o de diseño de
convertidores.
Dedicación: 20h
Grupo pequeño/Laboratorio: 10h
Aprendizaje autónomo: 10h
ACTIVIDAD 2: PRÁCTICAS DE
LABORATORIO
Descripción:
Realización de prácticas con maquetas o simuladas por computador. El número de prácticas previsto es de 5.
Material de soporte:
Laboratorio equipado con 20 puestos de trabajo. Cada puesto de trabajo está equipado con un ordenador,
osciloscopio, tester y algunas maquetas para experimentar. El ordenador tiene software para simulación basado
en Matlab-Simulink y en PSpice o programas similares que permitan simulación de circuitos electrónicos.
Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación:
Cada estudiante deberá entregar un informe de cada una de las prácticas realizadas.
Objetivos específicos:
Practicar los conceptos teóricos y poder simular y experimentar con el comportamiento de diferentes
convertidores al cambiar condiciones de carga o modificar determinadas partes del diseño.
ACTIVIDAD 3: PEQUEÑOS PROYECTOS DE
DISEÑO
Dedicación: 16h
Grupo pequeño/Laboratorio: 4h
Aprendizaje autónomo: 12h
Descripción:
Se presentaran diferentes propuestas de diseño de convertidores o variantes de convertidores estudiados en
clase.
Material de soporte:
Laboratorio con ordenador y programas de simulación.
Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación:
Se propondrán diferentes diseños para que los estudiantes los desarrollen en equipos de 2 ó 3 personas.
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Objetivos específicos:
Que el estudiante se enfrente a un problema de diseño real, debiendo inventar o buscar datos y eligiendo entre
diferentes.
Dedicación: 1h
Grupo grande/Teoría: 1h
ACTIVIDAD 5: EXAMEN FINAL
Descripción:
Evaluación final de los contenidos teóricos.
Material de soporte:
Enunicado de la prueba.
Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación:
Examen final.
Objetivos específicos:
Evauación final de los contenidos teóricos.
Dedicación: 2h
Grupo grande/Teoría: 2h
ACTIVIDAD 4: EXAMEN PARCIAL
Descripción:
Evaluación de contenidos teóricos.
Material de soporte:
Enunciado de la prueba
Descripción de la entrega esperada y vínculos con la evaluación:
Examen
Objetivos específicos:
Evauación de contenidos teóricos hasta el módulo 4 (aprox.)
Sistema de calificación
1
1
1
1
Examen parcial 30%
Examen Final 35%
Pràcticas de simulación de convertidores: Informe de cada una de las prácticas (3 en total) y Test de prácticas 25%
Trabajo o Pequeño proyecto de aplicación de convertidores, 10%
Todo el que no pueda realizar el examen parcial, o que lo suspenda, tendrá la opción de recuperarlo posteriormente.
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Normas de realización de las actividades
Los informes de prácticas deberán sentregarse la semana después de haberla hecho en el Laboratorio
El pequeño proyecto debera entregarse como máximo una semana después de finalizar el periodo lectivo del
cuatrimestre.
Bibliografía
Básica:
Ballester, E.; Piqué, R. Electrónica de potencia: principios fundamentales y estructuras básicas. Barcelona: Marcombo, 2011.
ISBN 9788426716699.
Complementaria:
Rashid, M. H. Electrónica de potencia: circuitos, dispositivos y aplicaciones. 3ª ed. México: Prentice Hall Hispanoamericana,
2004. ISBN 9702605326.
Otros recursos:
Material audiovisual
Apunts
Material informático
Software Matlab-Simulink amb Toolbox "Sim Power Systems"
Software ORCAD=PSpice
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