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 Revisión y Actualización de Planes y Programas de Estudio de Posgrado 2011– CENIDET 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. Revisión y Actualización de Planes y Programas de Estudio de Posgrado 2011– CENIDET Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica 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 Revisión y Actualización de Planes y Programas de Estudio de Posgrado 2011– CENIDET Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica 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. Revisión y Actualización de Planes y Programas de Estudio de Posgrado 2011– CENIDET Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica 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 Revisión y Actualización de Planes y Programas de Estudio de Posgrado 2011– CENIDET Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica