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PROGRAMA ANALÍTICO DE:
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
CURSO: QUINTO AÑO - ANUAL
ESPECIALIDAD: INGENIERIA ELECTRONICA
AÑO: 2000
PLAN 1995
Unidad
Temática
1
Tema
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
Código: 953021
CONTENIDO
SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
Diodos de potencia: Tipos de estructura. Estructura de dos capas,
Estructura de tres capas. Diodos de Avalancha controlada. Diodos
Schottky. Diodo de recuperación rápida. Características de los diodos
de potencia. Características: directa, inversa, efectos de recuperación
inversa y directa, características transitorias. Consideraciones
térmicas, estabilidad, resistencia, impedancia térmica transitoria.
Diodos en paralelo y en serie.
Tiristores de potencia: Estructuras. Curvas características, corriente
de enganche, de mantenimiento, característica de puerta. Disparo,
Optoacopladores transformadores de pulsos. Importancia de di/dt,
métodos de mejora. Extinción. Límites de frecuencia. Límites térmicos.
Disipación de potencia. dv/dt, métodos de tratamiento. Tipos de
tiristores; GTO, MCT, otros. Tendencias. Principales aplicaciones
Triacs de potencia: Estructura. Características, modos de
conducción, curvas. Efectos de la dv/dt. Efectos de la di/dt. Métodos
de disparo. Redes Snubber. Circuitos. Valores típicos, tendencias.
Principales aplicaciones. Cálculo de la potencia a disipar.
Transistores bipolares de Potencia: Consideraciones físicas
especiales. Tipos de estructura, geometría y encapsulado. Regímenes
máximos de tensión y corriente. Regímenes máximos de potencia.
Regímenes máximos de temperatura. Segunda ruptura. Area de
operación segura (SOA). Cálculo térmico, regímenes de ciclos
térmicos. Régimen de conmutación.
Transistores de efecto de campo de potencia. (power mosfet):
principios de funcionamiento. Características estáticas y dinámicas.
Aplicaciones de potencia. Limitaciones térmicas, de potencia, de
corriente y de tensión. Régimen de conmutación. Ventajas
comparativas con otros semiconductores de potencia. Desventajas
comparativas con otros semiconductores de potencia. Puesta en
paralelo. Principales aplicaciones. Tendencias. Manejo de las hojas de
datos.
Transistores bipolares de compuerta aislada (igbt). Principios de
funcionamiento. Características estáticas y dinámicas. Aplicaciones de
potencia. Limitaciones térmicas, de potencia, de corriente y de tensión.
Régimen de conmutación. Principales aplicaciones. . Ventajas
comparativas con otros semiconductores de potencia. Desventajas
comparativas con otros semiconductores de potencia. Puesta en
paralelo. Principales aplicaciones. Tendencias.
T.
P.
AÑO 2000
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
Nuevos dispositivos, tendencias actuales. Revisión de los últimos
dispositivos puestos en el mercado de la electrónica de potencia.
Desarrollos actuales y futuros, tendencias actuales y futuras.
CONTINUACION DEL PROGRAMA ANALITICO DE:
1.7
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
3
3.1
3.2
3.3
4
4.1
4.2
REDES ELECTRÓNICAS DE POTENCIA
Sobrecargas: Sobrecargas, algunas causas típicas. Especificación de
los valores de sobrecargas, influencias sobre los componentes pasivos
y activos del sistema
Sobretensiones: Origen de las sobretensiones transitorias. Acotación
de la energía contenida en la sobretensión.
Cortocircuitos: El fenómeno del cortocircuito, principios generales.
Cálculo de los VA de un cortocircuito. Cálculo de la corriente de
cortocircuito y del i2t primer pulso. Cálculo de la reactancia por línea.
Influencia de las impedancias de líneas adicionales y choques de filtro.
Protecciones contra sobretensiones: Redes RC sencillas para uso
en diodos y tiristores y diodos de potencia. Supresión de transitorios
cíclicos de la red. Empleo de redes complejas para suprimir sobretensiones transitorias. Protección contra sobretensiones en dispositivos
semiconductores de potencia.
Fusibles: Dispositivos de protección contra sobrecorrientes.
Protección en instalaciones especificas. Fusibles de protección rápidos
y lentos, criterios de selectividad de fusibles, coordinación fusible
semiconductor. Esquema general de protección, escalonamiento de
protecciones.
ESTUDIO Y CÁLCULO TERMICO, MONTAJE DE
SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
Consideraciones generales sobre enfriamiento, transferencia de
calor. Modelización. Convección natural y forzada.
Radiación, resistencia térmica del disipador. Evacuación de calor
desde la cápsula del dispositivo hasta el medio ambiente.
Cálculo de radiadores a través de monogramas y hojas de
características. Uso de mezclas para disipadores.
Montaje de los dispositivos. Torque de ajuste. Terminales. Fallas.
RECTIFICACION CONTROLADA Y NO CONTROLADA.
CONTROL DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA
Rectificación no controlada. Análisis de un rectificador monofásico
para carga resistiva pura, para carga inductiva pura y para carga
inductiva - resistiva. Rectificador polifásico, conmutación natural .
Angulo de ignición. Angulo de extinción. Intervalo de conducción.
Rectificación controlada Rectificador controlado polifásico, análisis
de la corriente rectificada. Angulo de ignición, campo de existencia.
Angulo de extinción, curvas de Puchlowsky. Análisis de las tensiones,
modos de conducción: continua y discontinua, influencia de la carga.
Angulo de ignición crítico, curvas aplicables. Valor medio de la
corriente rectificada, corriente media máxima, casos particulares,
curvas aplicables. Valor pico de la corriente rectificada, ángulo de
máxima corriente, corriente pico máxima, factor de pico, curvas
AÑO 2000
CONTINUACION DEL PROGRAMA ANALITICO DE:
4.3
4.4
5
5.1
5.2
5.3
5.4
6
6.1
6.2
6.3
6.4
Unidad
Temática
Tema
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
aplicables.
Control de potencia por ángulo de fase (VCA). Principio básico.
Modelos matemáticos aplicables, tipos de control. Generación de
armónicas. Legislación actual.
Control de potencia por ciclos enteros (VCA). Principio básico.
Modelos matemáticos, ventajas comparativas.
CONVERTIDORES ESTATICOS DE ENERGÍA.
FUENTES DE ALIMENTACION.
Fuentes conmutadas. (cc - cc): Principios básicos, fuentes
conmutadas reductora (steep down), elevadoras (steep up),
inversoras. Regulación de la tensión de salida.
Inversores. (cc - ca): Principios de funcionamiento,. Monofásicos,
trifásicos, modulación senoidal del ancho de pulso (método PWM,
PWM modificado), otras técnicas de modulación. Uso de tiristores con
conmutación forzada.
Inversores (cc-ca): Fuentes ininterrumpidas de suministro eléctrico
(UPS). Tipos. Principios de funcionamiento. Enclavamiento de
Tensión y Fase.
Cargadores de baterías (ca-cc): Principio de funcionamiento de los
acumuladores. Tipos de baterías. Regímenes de carga y descarga.
CONTROL DE MOTORES
Control de velocidad de motores de corriente continua. Revisión
de los motores de CC. Principios de funcionamiento de los variadores
y controles de velocidad. Estudio del control de excitación y de
armadura. Prestaciones mínimas. Realimentación IxR. Circuitos.
Aplicaciones.
Control de velocidad de motores sin escobillas de corriente
continua. Principio de funcionamiento del motor de cc sin escobillas.
Principio de funcionamiento. Aplicaciones. (Brussless DC motor)
Control de motores de corriente alterna. Comportamiento del motor
de CA de inducción. Tipos de motores, curvas características.
Constitución del motor para funcionamiento con control de velocidad.
Elementos de control; transductores, módulos. Variación por tensión
de estator, Variación por corriente del rotor, variación por frecuencia.
Variación y control de velocidad por tensión y frecuencia. Metodos
PWM y control vectorial. Arrancadores suaves. Nuevas tendencia
para el control de velocidad de motores de CA. El concepto del motor
Inteligente.
Control de motores paso a paso. Principio de funcionamiento Tipos
de motores paso a paso de gran potencia. Gobierno de motores paso
a paso de gran potencia. Requerimientos.
CONTENIDO
PROGRAMA DE TRABAJOS PRÁCTICOS
T.P.Nº
1
Ejerc. de Gabinete sobre Selección de dispositivos de potencia.
T.
P.
AÑO 2000
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
Determinación de las curvas características de diodos, SCR y triacs.
Ejerc. de Gabinete sobre Cálculos de Sobretensiones, Sobrecargas y
Sobrecorrientes.
Ejerc. de Gabinete sobre Cálculos de rectificadores controlados o no.
Ejerc. de Gabinete sobre protección de dispositivos de potencia.
CONTINUACION DEL PROGRAMA ANALITICO DE:
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3
4
5
PROYECTOS
Nº
1y2
3y4
5
6
7
8
9
10
de un Rectificador controlado con Aplicaciones a distintos tipos de
cargas.
de Control de velocidad para motor de C.C., distintos métodos.
de Control de velocidad para motor de Inducción, Variación de
Tensión y Frecuencia, método PWM.
de Control de velocidad para motor de Inducción, Variación de
Tensión y Frecuencia, método ciclos enteros.
de Control de velocidad para motor de Inducción, método
cicloconvertidor.
de un Cargador de baterías de gran potencia.
de una Fuente conmutada de potencia.
de un Sistema de Alimentación ininterrumpido de pot (SAI).
PROGRAMA DE EXAMEN
Bolilla 1- Unidad: 1 y 6
Bolilla 3- Unidad: 3 y 5
Bolilla 5- Unidad: 4 y 2
Bolilla 2- Unidad: 2 y 4
Bolilla 4- Unidad: 5 y 1
Bolilla 6- Unidad: 6 y 3
AÑO 2000
CONTINUACION DEL PROGRAMA ANALITICO DE:
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ELECTRÓNICA DE POTENCIA
BIBLIOGRAFÍA
SILICON RECTIFIER DATA MANUAL - MOTOROLA.
POWER MOSFET TRANSISTOR DATA - MOTOROLA.
POWER DEVICES - R.C.A.
CIRCUITOS DE POTENCIA SP-52 - R.C.A.
POWER SEMICONDUCTORS - INTERNACIONAL RECTIFIER.
RECTIFIER POWER ESTANDAR RECOVERY– INTERNAC. RECTIFIER
THYRISTOR POWER PHASE-CONTROL – INTERNAC. RECTIFIER.
IGBT-2 DESIGNER´S MANUAL - INTERNACIONAL RECTIFIER.
TIRISTORES Y TRIACS - LILEN, H.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL: Técnicas de Potencia – GUALDA MARTÍNEZ.
ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA INDUSTRIAL. – Tomo I y II – Varios. Serie Mundo Electrónico.
ELECTRÓNICA DE POTENCIA. R. RAMSHAW.
ELECTRÓNICA DE POTENCIA, CONVERTIDORES ESTÁTICOS, FUNCIONES DE BASE - G. SEGUIER.
ELECTR. DE POTENCIA, CONVERTIDORES ESTÁTICOS, CA-CA. ROMBAUT, SEGUIER Y OTROS.
ELECTR. DE POTENCIA, CONVERTIDORES ESTÁTICOS, CA-CC. GUY SEGUIER.
TABLA DE DISIPADORES - DELZA.
RECTIFICADORES DE SILICIO - FAPESA.
TIRISTORES, CONCEPTOS Y APLIC. – R.K. SUGANDHI, SUGANDHI.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL, DISPOSITIVOS Y SISTEMAS-MOLONEY
FUNCIONAMIENTO DEL TIRISTOR - SIEMENS.
CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL TIRISTOR - SIEMENS.
FUNCIONAMIENTO DEL TRIAC - SIEMENS.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL, ELECTRÓNICA DE POTENCIA. HANSRUEDI BüHLER.
MOTORES ELÉCTRICOS. VARIACIÓN DE VELOCIDAD – ROLDAN VILORIA.
CONTROL ELECTRÓNICO DE LOS MOTORES C.C. - R. CHAUPRADE.
FUSIBLES. ANÁLISIS DE OPERACIÓN – JESÚS VELASCO SOLIS.
MÁQUINAS ELÉCTRICAS. 2º Edición. – STEPHEN J. CHAPMAN.
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL. ELECTRÓNICA DE REGULACIÓN Y CONTROL - HAUSRUEDI BüHLER.
ELECTRÓNICA DE POTENCIA. 2º Edición – MUHAMMAD H. RASHID.
CIRCUITOS INTEGRADOS PARA TIRISTORES Y TRIACS. MARC COUËDIC.
ACUMULADORES ELECTROQUIMICOS. J. FULLEA GARCIA.
ELECTRONICA DE POTENCIA. FF MAZDA.
FUENTES DE ALIMENTACIÓN ELECTRONICAS CONMUTADAS. R. DAMAYE Y C. GAGNE
Ing David P. Saldeña
Junio 2000