Diapositiva 1

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Primer Cuatrimestre
Optativa Sistemas Electrónicos de Alimentación
5º Curso. Ingeniería de Telecomunicación
Departamento de Ingeniería Eléctrica,
Electrónica, de Computadores y de Sistemas
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Profesor

• Javier Sebastián Zúñiga
• Área de Tecnología Electrónica

• Sistemas de Alimentación
• Convertidores CC/CC y CA/CC
• Corrección del Factor de Potencia
• Rectificación Síncrona
• Modelado de Convertidores

Investigación
Sistemas Electrónicos de Alimentación
Tlf 985 18 20 85 E-mail sebas_at_uniovi.es Edificio
3, primera planta, despacho 3.1.21 Página web
http//www.unioviedo.es/sebas/
Datos de contacto
Martes 9h 15-11h 15 Miércoles 12h 40-13h
40 Viernes 10h 15-13h 15
Tutorías
3
Sistemas Electrónicos de Alimentación Optativa.
1er Cuatrimestre
Sistemas Electrónicos de Alimentación Sistemas Electrónicos de Alimentación
Curso 5º Titulación Ingeniero de Telecomunicación Curso 5º Titulación Ingeniero de Telecomunicación
Créditos Créditos
Teoría 3 Prácticas de Tablero 1,5 Prácticas de Laboratorio 1,5 Total 6 Horas de Teoría 30 Horas de PT 15 Horas de PL 15 Total 60
Sistemas Electrónicos de Alimentación
Lunes 1600 - 1700 Martes 1700 -
1900
Horario
13 lunes x 1 13 horas 14 martes x 2 28
horas Total 41 horas
Curso 10/11
Prácticas
7 prácticas x 2 horas 14 horas
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Exámenes
25 de enero. 8 h 30. 27 de mayo. 11h 30. 5 de
julio. 18 h.
Funcionamiento de la asignatura
Examen de los contenidos teóricos (3 puntos)
Sistemas Electrónicos de Alimentación
Construcción de forma tutelada un convertidor
CC/CC (4 puntos)
Realización de un trabajo de fin de curso (3
puntos)
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Bibliografía

• J. A. Gualda S. Martínez y P. M. Martínez.
  Electrónica Industrial Técnicas de Potencia.
  Editorial Marcombo.
• N. Mohan, T. M. Undeland y W. P. Robbins. Power
  Electronics Converters, Applications and
  Design. Ed. John Wiley and Sons
• M.H.Rashid. Power Electronics, Circuits, Devices
  and Applications. Ed. Prentice Hall.
• R.W Erickson y D. Maksimovic. Fundamentals of
  Power Electronics. Kluwer Academic Publishers.
• D.W Hart. Electrónica de Potencia. Prentice
  Hall.
• J. G. Kassakian, M. F. Schlecht y G. C. Verghese,
  Principles of Power Electronics.
  Addison-Wesley, 1992.

Sistemas Electrónicos de Alimentación
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Sistemas Electrónicos de Alimentación
El curso se centrará en la alimentación de cargas
de continua
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FUENTE DE ENERGÍA CC o CA
CARGA CC o CA
CONVERTIDOR ELECTRÓNICO
Sistemas Electrónicos de Alimentación

• Conversión CC/CC
• Conversión CA/CC

Parte 1 Introducción Parte 2 Dispositivos de
Potencia Parte 3 Convertidores Parte 4
Aplicaciones y temas complementarios
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TEMARIO
Lección 1 Introducción Lección 2
Especificaciones de fuentes de alimentación
Lección 3 Circuitos de mando Lección 4
Diodos de potencia Lección 5 El MOSFET de
potencia Lección 6 Componentes magnéticos
Lección 7 Convertidores CC/CC Lección 8
Modelado dinámico de convertidores Lección 9
Corrección del factor de potencia Lección 10
Arquitecturas de sistemas de alimentación Lección
11 Temas complementarios
Parte 1
Parte 2
Sistemas Electrónicos de Alimentación
Parte 3
Parte 4
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PRÁCTICAS DE LABORATORIO
7 Sesiones de prácticas de laboratorio
Objetivo Construcción real de un convertidor
CC/CC elevador (Boost) de 12 V a 19 V, para
alimentar un ordenador portátil desde la batería
de un coche.
Sistemas Electrónicos de Alimentación

• Familiarización con el laboratorio, su
  instrumentación y la soldadura en placa de
  circuito impreso.
• Montaje provisional del circuito de mando en
  bucle abierto.
• Cálculo y construcción del componente magnético.
• Montaje de la etapa de potencia y pruebas en
  bucle abierto.
• Verificación de la función de transferencia del
  control en bucle abierto.
• Cálculo y montaje del regulador y pruebas en
  lazo cerrado.

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Proyectos Fin de Carrera
Es posible realizar el Proyecto Fin de Carrera en
temas de Sistemas de Alimentación

• Corrección del Factor de Potencia
• Rectificación Síncrona
• Paneles Solares
• Generación Eólica
• Sistemas de Alimentación Ininterrumpida
• Convertidores CC/CC y CA/CC

Sistemas Electrónicos de Alimentación
Características Generales de los Proyectos

• Realización física de prototipos
• Especificaciones similares a las de equipos
  reales
• Trabajo en el Laboratorio de Convertidores
• Duración en torno a los 6 / 7 meses de trabajo
  (jornada completa)
• Posibilidad de realizar parte del Proyecto Fin
  de Carrera en
• - La Agencia Espacial Europea (ESA) en
  Noordwijk, Holanda
• - Ikerlan en Mondragón

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Lección 1
INTRODUCCIÓN
Sistemas Electrónicos de Alimentación 5º Curso.
Ingeniería de Telecomunicación
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Campos de la Electrónica
Introducción
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Cómo se alimentan todos esos circuitos?

• TODOS los circuitos electrónicos requieren una
  tensión de alimentación específica
• En general, los circuitos se alimentan con una
  tensión continua
• En función de la aplicación, la tensión de
  alimentación necesaria puede variar entre 1V y
  100V

• La energía que demandan los circuitos se puede
  obtener de diversas fuentes
• La red eléctrica
• Una batería
• Un panel solar
• Un generador eólico
• Un generador eléctrico (p.ej. movido con
  gasolina)

Introducción
En general, la energía que se obtiene de la
fuente no puede ser usada directamente por el
equipo que se quiere alimentar
Es necesario transformar la energía eléctrica
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Cómo se transforma la energía eléctrica?
Utilizando circuitos específicos cuya misión es
precisamente tomar la energía de la fuente y
transformarla de forma adecuada para que pueda
ser usada por la carga. A este tipo de circuitos
se les llama CONVERTIDORES

• Las fuentes de energía se pueden dividir en dos
  categorías
• Tensión alterna red eléctrica, aerogeneradores,
  generadores, etc.
• Tensión continua baterías, paneles solares,
  pilas de combustible, etc.

Introducción

• Las cargas también se pueden dividir en dos
  categorías
• De tensión continua circuitos electrónicos en
  general
• De tensión alterna muchos motores (los más
  robustos) y cargas que por facilidad se
  alimentan en alterna

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Tipos de convertidores
En función de la fuente de energía y de la carga,
tenemos 4 tipos de convertidores
Rectificadores
Convertidores CC/CC y troceadores
Inversores (u onduladores)
Introducción
Cicloconvertidores. Poco usados hoy en día.
Sustituidos por la conexión de rectificador e
inversor en cascada
La parte de la Electrónica que estudia este tipo
de circuitos se llama ELECTRÓNICA DE POTENCIA
En este curso nos centraremos en las FUENTES DE
ALIMENTACIÓN, que son una parte importante de la
electrónica de potencia
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Niveles de potencia
Según el tipo de aplicación, la potencia que debe
manejar un convertidor puede variar entre valores
del orden de unos pocos mW hasta valores del
orden de varios MW
Un sensor o un implante electrónico en el cuerpo
humano pueden necesitar potencias del orden de
10mW
Introducción

• Los niveles de corriente son muy bajos
• Deben funcionar a tensiones bajas
• No se pueden calentar
• Deben ser de tamaño muy pequeño

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Niveles de potencia
Los equipos electrónicos domésticos consumen
potencias del orden de 50 - 300 W. Los más
grandes pueden consumir hasta 6kW
Introducción
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Niveles de potencia
Los equipos industriales profesionales y los
usados en muchas instalaciones pueden consumir
potencias del orden de kW

• Accionadores para motores de tamaño pequeño y
  mediano
• Taladros industriales
• Centralitas telefónicas
• Otras partes de sistemas de telecomunicaciones
• Cargadores de baterías

Introducción
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Niveles de potencia
En las aplicaciones de Tracción y Generación, las
potencias pueden llegar a alcanzar potencias del
orden de varios MW
Introducción
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Algunos conceptos elementales
Introducción

• Para funcionar, el convertidor gasta una cierta
  cantidad de energía. Debe ser lo menor posible
• Por el hecho de disipar potencia, los
  convertidores se van a calentar.
• Es necesario evacuar el calor

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Investigación

• La Electrónica de Potencia es una rama
  fundamental de la Electrónica
• Hoy en día es prioritario tener sistemas de
  potencia fiables, con buenas prestaciones y a un
  coste razonable. La investigación en este campo
  es realmente activa a nivel mundial
• En España es uno de los campos principales de
  investigación y, probablemente, uno de los más
  activo dentro de las especialidades electrónicas

España está entre los 5 primeros países del mundo
en lo que se refiere a producción científica en
este campo
Introducción
Ejemplos de universidades muy activas en
Electrónica de Potencia

• U. Politécnica de Madrid
• U. de Oviedo
• U. Carlos III de Madrid
• U. de Valencia
• U. Politécnica de Cataluña
• U. de Cantabria
• U. de Zaragoza
• U. Rovira y Virgili
• U. de Sevilla

• Aalborg (Dinamarca)
• Delft (Holanda)
• ETH (Zurich)
• Politecnico de Torino

• Virginia Polytechnic
• U. de Wisconsin- Madison
• Caltech-California
• M.I.T
• Copec-Colorado

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Investigación
IEEE Institute of Electrical and Electronic
Engineers

• Es la mayor organización no gubernamental del
  mundo
• Es una especie de colegio de ingenieros
  eléctricos mundial

• Se organiza en sociedades temáticas. Ejemplos
• PELS Power Electronics Society
• IAS Industry Applications Society
• IES Industrial Electronics Society
• APS Antennas and Propagation Society
• COMMS Communications Society

Introducción
Publica las revistas técnicas más prestigiosas en
todo el campo eléctrico IEEE Transactions

• IEEE Transactions on Power Electronics
• IEEE Transactions on Industry Applications
• IEEE Transactions on Industrial Electronics

También organiza congresos de gran prestigio
anualmente
IEEE APEC Applied Power Electronics
Conference IEEE PESC Power Electronics
Specialists Conference (ahora IEEE ECCE)
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Investigación

• Web del capítulo español de la sociedad de
  electrónica de potencia
• Tiene gran cantidad de información tesis
  doctorales, seminarios, exámenes de distintas
  universidades

Introducción
En España esponsoriza un congreso anual SAAEI
Seminario Anual de Automática, Electrónica
Industrial e Instrumentación
Es el congreso de Electrónica de Potencia por
excelencia en España
En cuanto a revistas, únicamente Mundo
Electrónico (Boixareu Editores) publica
contenidos de esta temática ocasionalmente