Electrónica industrial avanzada

ASIGNATURA: ELECTRONICA INDUSTRIAL AVANZADA
Nombre de la asignatura:
ELECTRONICA INDUSTRIAL AVANZADA
Línea de investigación o de trabajo: Electrónica de Potencia
Tiempo de dedicación del estudiante en las actividades de:
DOC – TIS – TPS - Horas totales - Créditos
48 - 60 - 0 - 108 – 6
DOC: Docencia; TIS: Trabajo independiente significativo; TPS: Trabajo profesional supervisado
1. Historial de la asignatura
Lugar y fecha de
elaboración o revisión
CENIDET
18/01/05
Observaciones
(cambios y justificación)
Revisión de planes y programas de estudio
(Modelo Siglo XXI) 2005
Participantes
Miembros de la Consejo de
Posgrado del Depto. de Ing.
Electrónica del CENIDET
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 correquisitos
Fundamentos de control, Electrónica de Potencia.
3. Objetivo de la asignatura
• Dar al estudiante las nociones básicas en la concepción de un sistema asociado convertidormotor.
• estudiar las diferentes partes de un sistema de control de velocidad de motores.
• Estudiar de los diferentes esquemas de control de motores
• Estudiar de los modelos de motores
4. Aportación al perfil del graduado
La materia contribuye que el alumno pueda entender el comportamiento de las diferentes máquinas
eléctricas ante diferentes regímenes de operación. También le permite conocer y seleccionar el
sistema de conversión mas adecuado para el propósito de control requerido (velocidad, par,
posición, etc). Por otro lado conocerá los esquemas de control mas utilizados en las aplicaciones de
control de motores.
UNIDAD
1
TEMAS
SUBTEMAS
INTRODUCCIÓN
El alumno ubicará el contexto industrial
de las máquinas eléctricas y sus
aplicaciones; conocerá los fenómenos
magnéticos en los cuales se basa la
1. Análisis del contexto industrial y aplicaciones
diversas.
2. Fundamentos magnéticos
3. Elementos electromecánicos
4. Propiedades generales de las máquinas eléctricas
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Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica
UNIDAD
2
TEMAS
SUBTEMAS
operación de las máquinas eléctricas.
Aprenderá los requerimientos de los
sistemas de propulsión y los esquemas
de control mas usados.
5. Características generales de los sistemas de
propulsión
6. Principio de funcionamiento de los esquemas de
control
Tiempo estimado: 6 hrs.
MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA
El alumno conocerá los principios de
operación de los motores de cd y
estudiará las diferentes configuraciones
de operación de los motores de cd.
Tiempo estimado: 6 hrs.
3
4
5
6
CONVERTIDORES DE POTENCIA
APLICADOS A MOTORES DE CD
El alumno analizará el comportamiento
de los sistemas de propulsión para
motores
de
cd.
Aplicará
los
conocimientos de motores de cd para
integrar sistema de propulsión a nivel
de la asociación motor-convertidor.
Tiempo estimado: 6 hrs.
MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA
alumno conocerá los principios de
funcionamiento de las máquinas de ca.
Analizará el comportamiento de los
motores de ca y entenderá las leyes que
los rigen para poder modelar los
Motores de ca.
Tiempo estimado: 12 hrs.
CONVERTIDORES DE POTENCIA
APLICADOS A MOTORES CA
El alumno conocerá los esquemas de
propulsión
mas
adecuados
para
máquinas eléctricas y sus principios de
modulación.
analizará
el
comportamiento de las máquinas de ca
y le permitirá diseñar y construir
sistemas de propulsión para motores de
ca.
Tiempo estimado: 10 hrs.
MOTORES HIBRIDOS
El alumno conocerá el principio de
operación de los motores brushless y de
pasos. Analizará las características de
dichos motores y podrá diseñar y
construir sistemas de control para
diversas aplicaciones con mot
1. 1Introducción a los motores de cd
2. Fundamentos de operación de motores de cd
3. Análisis de las características del motor de cd
(par-velocidad)
4. Análisis de diferentes configuraciones
de
alimentación (independiente, serie, paralelo,
compuesto)
5. Modelado de motores de cd
1. Introducción a los sistemas de conversión
(dispositivos semiconductores, convertidores cacd y cd-cd, etc)
2. Principios de modulación de ancho de pulso
(PWM)
3. Sistemas de control de motores de cd
4. Aplicación al diseño e implementación de
sistemas de propulsión de motores de cd.
1. Introducción a las máquinas de ca
2. Principios de operación de diferentes tipos de
motores de ca.
3. Motores de inducción (MI) (jaula de ardilla)
4. Análisis de las características del MI (parvelocidad) ante diferentes condiciones de
alimentación.
5. Modelado del MI
6. Método de extracción de parámetros del MI
1. Introducción a los sistemas de conversión
(convertidores ca-ca y cd-ca, etc)
2. Principios de operación de los controles PWM
usados en motores de ca.
3. Sistemas de control de motores de ca (Control V/f,
Campo orientado, Control directo de par, Otros).
4. Aplicación al diseño e implementación de
sistemas de control de motores de ca.
1. Introducción a los motores brushless y de pasos
2. Análisis de los motores brushless y de pasos
3. Características de los motores brushless y de pasos
4. Control de velocidad de motores brushless y de
pasos
5. Aplicaciones de motores brushless y de pasos.
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Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica
UNIDAD
TEMAS
SUBTEMAS
Tiempo estimado: 8 hrs.
6. Metodología de desarrollo del curso
La metodología de desarrollo del curso esta basada en ofrecer los aspectos teóricos de las
máquinas eléctricas, las estrategias de control adecuadas para el tipo de control requerido y el
diseño de sistemas de control de maquinas eléctricas a través de convertidores. En este sentido
el curso comprende una serie de tareas y practicas en las cuales se abordan los diferentes
componentes de sistemas de propulsión. Con lo anterior el alumno conocerá:
• Características de maquinas eléctricas
• Aspectos de modelado de máquinas
• Diseño e implementación de sistemas de propulsión
• Sistemas de control de máquinas eléctricas
• Aplicaciones de control de maquinas eléctricas
7. Sugerencias de evaluación
• Exámenes parciales: 30%
• Examen Final: 20%
• Asistencia y participación en clase: 10%
• Tareas y prácticas: 20%
• Proyecto de investigación: 20%
7. Bibliografía y software de apoyo
1. Sergey E. Lyshevski, Electromechanical systems, electric machines, and Applied mechatronics, CRC
press
2. S. J. Chapman, “Máquinas eléctricas”, Mc. Graw Hill, 3ª edición
3. Ohee-Mun Ong, “Dynamic Simulation of electric machinery”
4. Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins, "Power Electronics: Converters Applications and
Design", Ed. John Wiley and Sons, 1989.
5. John G. Kassakian, Martin F. Schlecht, George C. Verghese, “Principles of Power electronics”, Addison
Wesley publishing company, 1991
6. Guy Seguier, "Electrónica de potencia: Los convertidores estáticos de energía", Ed. Gustavo Gili, versión
español, 1986.
7. Peter Vas, “Electrical Machines and drives: A space vector approach”, Oxford University Press. 1996.
8. W. Leonhard. “Control of electrical Drives” Ed. Springuer–Verlag Berlin, Herdelberg 1985.
9. D.W. Novotny, T.A. Lipo, “Vector control and dynamics of ac drives”, Oxford University Press. 2000.
10. J.L. Aparicio Marzo, “Criterios de diseño de convertidores estáticos para accionamientos regulados en CA
con motores de inducción”.
11. Marian Kazmierkowski, R Krishnan, et al “Control in power electronics”
12. Ali Emadi, “Handbook of automotive power electronics and motor drives”, Taylor and Francis Press, 2005.
13. C.C. Chan, and K.T. Chau, “Modern electric vehicles”, Oxford Science publications, 2008.
14. Abraham Claudio , “Notas de clase”
15. G. Guerrero; Modelado y simulación de un sistema impulsor de motores trifásicos de inducción; Tesis
maestría Cenidet. Junio 1994
16. M. A. Méndez B.. Controladores de motores de inducción: un análisis comparativo. Tesis maestría
Cenidet, 2001
17. R. A. Echavarría. Diseño e implementación de un accionador de motor de corriente alterna trifásico
operando en régimen permanente. Tesis Maestría Cenidet 1995
18. http://www.cenece.com/cenecemotores.htm
19. http://www.sapiensman.com/motores_por_pasos/
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Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica
20. http://usuarios.lycos.es/tervenet/StepperMotors.htm
21. SOFTWARE DE APOYO: MATLAB 7.01, PSIM
9. Actividades propuestas
Unidad
Unidades 1., 2. y 3
Introducción a los motores
eléctricos y sistemas de
propulsión
Motores de corriente directa
Sistemas de propulsión para
motores de cd
•
•
Unidades 4 y 5
Motores de corriente alterna
Sistemas de propulsión para
motores de ca
•
Unidades 6
• Motores híbridos
Actividad propuesta
• Estudio de los motores de cd.
• Convertidor puente completo para control de velocidad de
motores de cd
Objetivos
• Estudiar el funcionamiento de un motor de cd y obtener su modelo
(Simulación en Matlab).
• Aplicar un sistema de propulsión a motores de cd para control de
velocidad (experimental).
• Estudio de los motores de ca trifásicos.
• Inversor trifásico puente completo para control de velocidad de
motores de ca
Objetivos
• Estudiar el funcionamiento de un motor de ca trifásico y obtener
su modelo (Simulación en Matlab).
• Aplicar un sistema de propulsión a motores de ca trifásicos para
control de velocidad (experimental).
Se abordan alguna aplicación con motores de pasos sencilla para
asimilar su operación (simulación PSIM).
10. Catedrático responsable:
Dr. Abraham Claudio Sánchez
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