Convertidors Electrònics

ENGINYERIA INDUSTRIAL
CONVERTIDORS
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25095 Convertidors (ICT Elèctric). Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
1
Crèdits: 6 ( 4,5 teoria + 1,5 pràctiques)
Crèdits ECTS: 4,8
Tipus: Troncal
Coordinador: JOSEP BALCELLS (balcells@eel.upc.es)
Altres Professors: EULOGIO ALMUDEVAR (eaf@gde7.com)
Departament: Enginyeria Electrònica (710)
Presentació
Coneixements previs
Teoria de Circuits, Matemàtiques (Transformació de Laplace i Anàlisi de Fourier), Electrònica Bàsica ,
Automàtica Bàsica
Camps professionals
Empreses dedicades a : Regulació de motors, Fonts ininterrompudes (UPS) , Accionaments elèctrics,
Disseny de Fonts d'Alimentació, Energies alternatives (Eòlica, Cèl·lules Solars, etc.)
Relació amb altres assignatures
Necessita bons coneixements de Teoria de Circuits i Comportament Dinàmic de circuits (règims
transitoris)
Objectius generals
Mostrar les aplicacions dels diferents convertidors de potencia i capacitar a l’estudiant per
dimensionar els components que els integren. Estudi dels convertidors emprats en accionaments de
màquines elèctriques, en fonts ininterrompudes i fonts d’alimentació en general. Donar les bases per
dur a terme control dels esmentats convertidors. Es fa un especial èmfasi en l’estudi de la eficiència
energètica, el rendiment, l’estalvi energètic i la reducció de la pol·lució electromagnètica de les xarxes
i de l’entorn.
Temari
Dispositius de potencia :
Díodes , transistor , tiristor , transistors MOS i IGBT
Característiques estàtiques i dinàmiques
Components passius de potència
(6 h)
Rectificadors polifàsics de potencia :
(7h)
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25095 Convertidors (ICT Elèctric). Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
2
Aplicacions, Estructura i càlculs
Rectificadors controlats
(8 h)
Aplicacions, Estructura i càlculs.
Rendiment i eficiència energètica dels rectificadors controlats.
Pol·lució electromagnètica i efectes sobre la xarxa dels rectificadors.
Convertidors continua – continua.
(8 h)
Aplicacions, Estructures bàsiques i càlculs.
Control dels convertidors CC-CC
Rendiment i eficiència energètica dels convertidors CC-CC
Pol·lució electromagnètica dels convertidors CC-CC. Compatibilitat.
Onduladors
Aplicacions , Estructures bàsiques i càlculs.
Tècniques de modulació PWM i control
(8h)
Convertidors ressonants
(5h)
Estructures bàsiques i càlculs
Control
Rendiment i eficiència energètica dels convertidors CC-CA
Pol·lució electromagnètica dels convertidors CC-CA. Compatibilitat
Convertidors aïllats per transformadors
Estructures bàsiques
Càlculs de bobines i transformadors en alta freqüència
(1h)
Interruptors estàtics i reguladors per control de fase
Estructures bàsiques
Regulació de tensió
(2h)
Objectius específics dels mòduls
„
Objectius de l’alumne
Comprendre el funcionament de cadascun dels convertidors d’energia elèctrica explicats i la seva
forma de control. Estudiar-ne el rendiment. Estudiar la eficiència energètica i els efectes ambientals
de pol·lució electromagnètica ocasionat pel seu ús.
Metodologia de treball
Sessions teoria, problemes
A més dels llibres recomanats, l'estudiant disposarà de les transparències i d'una col·lecció de
problemes.
Al llarg del curs es resoldran alguns dels problemes i es proposarà a l'estudiant que en resolgui
d’altres de la col·lecció
.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25095 Convertidors (ICT Elèctric). Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
3
Pràctiques, laboratoris
„ Pràctica 1 i 2: Avaluació de pèrdues con diferents circuits d’ajuda a la commutació en un
interruptor MOS. Tècniques d’ajuda a la commutació ZCS y ZVS.
Simulació con PSPICE
Objectius:
• Familiaritzar a l’estudiant amb els sistemes commutats. Discutir fulls de característiques de
components de potència (Díodes, Tiristors, Transistors MOS, IGBT , etc...)
• Estudiar el principi de la modulació PWM
• Avaluar les pèrdues de commutació, estudiar els circuits d’ajuda a la commutació R-C-D i
avaluar com milloren les pèrdues
Temps previst: 4 hores
„ Pràctica 3 i 4: Rectificadors controlats monofàsics.
Simulació con PSPICE y test en maqueta de laboratori.
Objectius:
• Familiaritzar a l’estudiant amb els rectificadors semicontrolats y totalment controlats.
• Aclarir els conceptes de conducció continua y discontinua
• Estudi energètic dels rectificadors totalment controlats, en règim de rectificador y en règim
d’ondulador no autònom.
• Estudiar els efectes sobre la xarxa dels rectificadors
Temps previst: 4 hores
„ Pràctica 5 i 6: Convertidors CC/CC
Simulació amb PSPICE i test en maqueta de laboratori.
Objectius:
• Familiaritzar a l’estudiant amb les configuracions bàsiques de convertidors CC/CC utilitzant eines
de simulació.
• Estudiar un convertidor pont H amb diferents mètodes de control, per construir convertidors
reversibles en tensió i/o corrent
Temps previst: 4 hores
„ Pràctica 7 i 8: Onduladors trifàsics
Simulació amb PSPICE y test en maqueta de laboratori.
Objectius:
• Familiaritzar a l’estudiant amb les configuracions bàsiques d’onduladors utilitzant eines de
simulació.
• Estudiar la modulació PWM amb patró sinusoïdal. Simulació.
• Estudiar un convertidor pont trifàsic amb sortida sinusoïdal obtinguda mitjançant modulació
vectorial.
Temps previst: 4 hores
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25095 Convertidors (ICT Elèctric). Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Modificada en data 16/07/07
4
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Mòdul
Temps de
Classe
Dispositius de potencia
Rectificadors polifàsics de potencia
Rectificadors controlats
Convertidors continua – continua
Onduladors
Convertidors ressonants
Convertidors aïllats per transformadors
Interruptors estàtics i reguladors per control de fase
Problemes
Pràctiques
Temps
d’estudi
6h
7h
8h
8h
8h
5h
1h
2h
6h
10h
Temps
total
6h
7h
8h
8h
8h
5h
1h
2h
6h
10h
Materials
Bibliografia bàsica
Muhammad H Rashid, ELECTRONICA DE POTENCIA :Circuitos, dispositivos y aplicaciones (2ª Ed),
Prentice Hall Hispanoamericana S.A. (1993)
Jose Balcells, APUNTES DE ELECTRONICA DE POTENCIA, Servei de Reprografía de la ETSEIT
(Revisados Febrero 2002)
Bibliografia complementària
Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robin, POWER ELECTRONICS: Converters , Applications
and Design, John Willey & Sons. 2ª Ed. (1995)
Guy Séguier, ELECTRONICA DE POTENCIA: Los convertidores estáticos de energía: Funciones de
base, Gustavo Gili (1985)
J.A. Gualda , S. Martinez , P.M. Martinez, ELECTRONICA INDUSTRIAL: Técnicas de potencia,
Marcombo (1995)
Avaluació
N f = 0..25N1p + 0.45Nef + 0.30Nep
Nf : Nota final
N1p : Examen Parcial a la setmana 7 ó 8 del Quadrimestre :
Materia : Fins el mòdul 3 (Rectificadors Controlats) inclusiu
Nef : Examen Parcial al final de Quadrimestre :
Materia : Des del mòdul 4 fins al final
Nep : Valoració de pràctiques basada en els informes i assistència al laboratori