Universidad de Jaén

Dispositivos de Potencia. Configuraciones básicas. Aplicaciones.

Se trata de desarrollar loas contenidos generales marcados en las directrices generales propias marcadas en el BOE de 22/12/1992 y 04/02/1995, sobre la materia troncal Electrónica de Potencia en la titulación de Ingeniero Técnico Industrial, Especialidad Electrónica Industrial.

 La Electrónica de Potencia se define como la aplicación de la electrónica a la conversión de energía eléctrica, es decir, a la modificación de la forma en la que se presenta dicha energía eléctrica, utilizando para ello dispositivos electrónicos de potencia. Esto da origen a los objetivos básicos de esta asignatura:

1. El estudio de los dispositivos semiconductores más empleados en Electrónica de Potencia y el análisis de sus condiciones de funcionamiento.
2. Analizar los principales tipos de topologías de convertidores conmutados de potencia, sus topologías, principios de funcionamiento y campos de aplicación.

 Con todo ello, se aporta al alumnado los principios  básicos necesarios para, analizar,  diseñar,  y aplicar los convertidores basados en semiconductores de potencia.

TEORÍA

  UNIDAD Nº 1. INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA Y REPASO DE CONCEPTOS FUNDAMENTALES

  Lección 0.- INTRODUCCIÓN ELECTRÓNICA DE POTENCIA
Introducción. Concepto de electrónica de potencia. Evolución tecnológica y dispositivos  Convertidores. Ejemplos de aplicaciones

  Lección 1.- REPASO CONCEPTOS: POTENCIA ELÉCTRICA. ARMÓNICOS .
Valor eficaz. Energía . Potencia media.  . Potencia aparente. Factor de potencia. Cálculo de potencia en circuitos de alterna con señales sinusoidales. Cargas lineales y no lineales. Cálculo para formas de onda periódicas no sinusoidales. Fourier. Fuente no sinusoidal y carga lineal. Carga no lineal. Armónicos y análisis con Pspice. Efectos de los Armónicos: Amenazas, normativa, soluciones.

  UNIDAD Nº 2. DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA

 Lección 2.- ELEMENTOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
Diodo de Potencia (características estáticas y dinámicas):   Conexión serie, conexión paralelo), tiempos de conmutación. Transistor bipolar (características. Tiempos de conmutación. Cálculo de la potencia disipada. Curva SOA y fenómenos de ruptura. Ataque y protecciones). Mosfet. IGBT. Otros elementos

 Lección 3.- TIRISTOR

Introducción. Tiristor: Estructura y características, principios de funcionamiento. Nomenclatura. Características estáticas y dinámicas. Métodos de disparo: Disparo por puerta, otros métodos de disparo. Limitaciones de frecuencia. Limites de pendientes de tensión. Limitaciones térmicas. Extinción del SCR: Conmutación natural, conmutación forzada.

  Lección 4.- GOBIERNO DE TIRISTORES Y TRIAC Y EJEMPLOS DE APLICACIONES

Introducción.- Disparo por cc. Disparo por ca. Disparo por impulsos o trenes de ondas. Circuitos de mando: Todo a nada, ángulo de conducción, TCA 785 , disparo sincronizado. Disparo por diac. Disparo por optoacopladores. Circuitos de disparo

  Lección 5.- DISIPACIÓN DE POTENCIA 
Disipación de potencia. Equivalente eléctrico. Parámetros fundamentales. Impedancia térmica. Cálculo de disipadores de calor.

  UNIDAD Nº 3. CONVERTIDORES

  Lección 6.- CONVERTIDORES AC/DC: RECTIFICACIÓN .

Rectificación monofásica media onda: Carga resistiva, carga resistiva-inductiva, carga RL-generador, diodo de libre circulación. Rectificación de media onda controlado: Carga resistiva, carga RL, carga RLE. Efecto de la conmutación.  Rectificador monofásico onda completa: En puente, toma media, carga R, carga R,  RLE. Rectificador controlado monofásico de onda completa: Carga R,carga Rl, carga RLE.- Rectificación trifásica de media onda.- Rectificación polifásica de media onda.- Rectificación trifásica de onda completa. Rectificadores controlados: trifásico media onda, polifásico, onda completa. Conmutación de la inductancia del generador.

  Lección 7.- FILTRADO Y FUENTES DE ALIMENTACIÓN REGULADAS .

Filtro por condensador. Filtro L. Filtro LC. Fuentes de alimentación reguladas: Configuración, circuitos integrados

 Lección 8.- CONVERTIDORES DC/DC.

Introducción. Topologías convertidores dc-dc: clase A,B,C,D,E.

  Lección 9.- INTRODUCCIÓN FUENTES DE ALIMENTACIÓN CONMUTADAS.

Introducción a las fuentes de alimentación conmutadas. Convertidor reductor. Convertidor elevador. Convertidor reductor-elevador

  Lección 10.- CONVERTIDORES DC/AC: INVERSORES.

Introducción. Configuración del circuito de potencia: Transformador con toma media, batería de toma media. Puente monofásico. Análisis mediante series de Fourier . Puente trifásico.- Regulación de la tensión de salida: Modulación PWM.: Conmutación bipolar, conmutación unipolar. Aplicación control electrónico de motores AC.

Para aprobar la asignatura es necesario superar  una parte
teórica y otra práctica.
La parte teórica se compone de dos partes:
1ª parte consta de un examen en aula, de la unidades
didácticas 1 y 2, consistente en unas cuestiones verdadero yfalso, unas cuestiones teóricas de corta duración yunos problemas.
2ª parte con PC, pudiendo utilizar el alumno los libros y material que estime oportuno sobre el trabajo laboratorio virtual de electrónica de potencia (simulación conPspice),dos problemas.
  la nota deberá ser superior a 4 puntos en cada parte, pudiendo compensar una parte con otra

La evaluación y calificación de las competenciastrabajadas durante el curso se realizará a partir de lastécnicas de evaluación según los siguientes
coeficientes:
 
Nota final = Nota 1P teoría * 0,3 +Nota 2P * 0,4 +  Nota prácticas*0,3              
  (Siempre y cuando Nota parcial sea   mayor o igual   4 )