Sevilla, a 3 de julio de 2000

Este documento contiene los criterios de evaluación y el programa de la asignatura Electrónica Aplicada impartida en el Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Sevilla, y correspondiente al curso Sexto de la titulación de Ingeniero Industrial, Especialidad Eléctrica. Los criterios aquí expuestos se ajustan en todo caso a lo dispuesto en las Normas Reguladoras de Exámenes, Evaluación y Calificación de la Universidad de Sevilla.

La asignatura se estructura alrededor de clases teóricas y de problemas en las que se estudiarán los dispositivos electrónicos de potencia y su aplicación en los convertidores de potencia realizándose problemas y ejemplos para su clarificación.

1.1 Generalidades

1.2 Reglas para el Análisis de Circuitos de Potencia

1.3 Desarrollo en Serie. Cálculo de Armónicos

1.4 Formulación Sistemática Utilizando Variables de Estado

2.6 Pérdidas en los Dispositivos

2.7 Diodo Schottky de Potencia

3.1 Introducción

3.2 Estructura Interna del BJT de Potencia

3.2.1 Estructura y Modo de Funcionamiento

3.2.2 Transistor Darlington

3.3 El transistor en Conmutación

3.4 Consideraciones Térmicas

3.5 Avalancha Secundaria

4.1 Introducción

4.2 Tecnologías de Fabricación

4.3 Funcionamiento del Transistor de Efecto de Campo de Potencia

4.4 Diodo en Antiparalelo

4.5 Características Estáticas

4.6 Características Dinámicas

4.7 Características Térmicas

4.8 Comparación con el Transistor Bipolar

5.3 Física de Operación del Dispositivo

5.4 Bloqueo del SCR

5.5 Relación del Bloqueo del SCR con su Circuito Externo

6. Características Dinámicas

1. Encendido del SCR
2. Bloqueo Dinámico del SCR

5.7 Formas de Provocar el Disparo del SCR

5.8 El TRIAC

3. Funcionamiento del Transistor IGBT

1. Estado de no Conducción
2. Estado de Conducción

4. Efecto de Cebado del Tiristor Parásito Interno del IGBT (Latchup)

1. Efecto del Latchup
2. Métodos para evitar el efecto del Latchup

5. Características de Conmutación

1. Transitorio de Puesta en Conducción de un Transistor IGBT
2. Transitorio de Apagado de un Transistor IGBT

6. Área de Operación Segura

1. Área de Operación Segura
2. Valores Límites del Transistor IGBT

7.1 Generalidades

7.2 Estructura y Funcionamiento del GTO

7.3 Especificaciones de Puerta en el GTO

4. Conmutación del GTO

1. Encendido del GTO
2. Apagado del GTO

7.5 Corriente Anódica Máxima Controlable por Corriente de Puerta en el GTO

7.6 Estructura y Funcionamiento del MCT

7.7 Encendido y Apagado del MCT

7.8 Comportamiento en Conmutación del MCT

7.9 Área de Operación Segura del MCT

8.1 Introducción

8.2 Asociación de Dispositivos

8.2.1 Conexión en Serie

8.2.2 Conexión en Paralelo

8.3 Protecciones

8.3.1 Protección contra Sobreintensidades

8.3.2 Protección contra Sobretensiones

8.3.2.1 Protección con Redes RC

8.3.2.2 Protección con Semiconductores y Varistores de Óxido Metálico

9.1 Introducción

9.2 Circuitos de Disparo de Conexión en Paralelo

9.2.1 Circuitos de Control con Acoplamiento DC

9.2.1.1 Salida Unipolar

9.2.1.2 Salida Bipolar

9.2.2 Circuitos de Control con Aislamiento Eléctrico

9.2.3 Circuito de Disparo con Bombeo de Carga por Condensador

9.2.4 Alimentación en los Circuitos de Disparo

9.2.5 Circuitos de Puerta en SCRs

9.3 Circuitos de Disparo de Conexión en Serie

9.4 Protecciones del Interruptor de Potencia Incorporadas en el Circuito de Control

9.4.1 Protección contra Sobrecorriente

9.4.2 Protección contra Cortocircuitos en Montajes Tipo Puente

9.4.3 Conmutación sin Snubbers

10.2 Transferencia de Calor por Conducción

1. Modelo Térmico Estático
2. Modelo Térmico Dinámico
3. Modelo a Trozos e Impedancia Térmica Transitoria

3. Disipadores

1. Construcción de Disipadores
2. Mecanismos de Transferencia de Calor en un Disipador
3. Transferencia de Calor por Convección
4. Transferencia de Calor por Radiación
5. Cálculo de la Resistencia Térmica

4. Diseño Térmico

1. Elección del Disipador
2. Respuesta Transitoria de la Temperatura de Unión

11.1 Introducción

2. Diseño de Inductores

1. Tipo de Núcleo Magnético
2. Forma del Núcleo Mágnetico
3. Carrete
4. Cobre
5. Entrehierro

3. Diseño de Transformadores

1. Núcleo Magnético
2. Cobre

4. Selección de Condensadores

1. Electrolíticos
2. Plásticos y Cerámicos

12.1 Introducción

12.2 Rectificador Monofásico

12.2.1 Rectificador Media Onda

12.2.2 Puente Completo Conmutación Instantánea

12.2.3 Puente Completo Conmutación no Instantánea

3. Rectificadores Trifásicos y Polifásicos

1. Montajes Simples
2. Conexión Serie
3. Conexión en Fase
4. Conexión en Oposición de Fases
5. Conexión Puente Completo

4. Tensión Rectificada

1. Valor Medio de la Tensión Rectificada
2. Valor Eficaz
3. Factor de Ondulación
4. Desarrollo en Serie
5. Factor de Potencia Secundario

12.5 Corriente para Carga Altamente Inductiva

13.1 Introducción

13.2 Rectificador Controlado Monofásico

3. Tensión de Salida en Función del Ángulo de Disparo

1. Valor Medio de la Tensión Rectificada
2. Funcionamiento como Rectificador y como Ondulador
3. Influencia de la Naturaleza en la Carga

4. Conmutación no Instantánea

14.1 Introducción

14.2 Control de los convertidores CC-CC

14.3 Convertidor reductor

14.3.1 Modo de Conducción Continua

14.3.2 Límite entre el Modo Continuo y el Discontinuo

14.3.3 Modo de Conducción Discontinuo

14.3.4 Rizado de la Tensión de Salida

14.4 Convertidor elevador

14.4.1 Modo de Conducción Continuo

14.4.2 Límite de Funcionamiento entre Modo Continuo y Discontinuo

14.4.3 Modo de Conducción Discontinuo

14.4.4 Efectos de los Elementos Parásitos

14.4.5 Rizado de la Tensión de Salida

14.5 Convertidor reductor-elevador

14.5.1 Modo de Conducción Continua

14.5.2 Límite de Funcionamiento entre Modo Continuo y Discontinuo

14.5.3 Modo de Conducción Discontinuo

14.5.4 Efectos de los Elementos Parásitos

14.5.5 Rizado de la Tensión de Salida

14.6 Convertidor Cúk.

14.7 Casos Prácticos

14.7.1 Cálculo del Valor de la Inductancia L en un Convertirdor Elevador

14.7.2 Cálculo del Ciclo de Trabajo D en un Convertidor Elevador-Reductor

15.1 Introducción

2. Convertidor Puente

15.2.1 Estrategias de Control

15.3 Convertidores con Aislamiento Galvánico

15.3.1 Flyback

15.3.2 Forward

15.3.3 Puente

16.1. Introducción.

16.2. Clasificación.

16.3. Inversor medio puente. Rama elemental.

16.4. Inversor monofásico en puente completo.

16.5. Inversor trifásico.

16.6. Inversor con fuente de corriente.

16.7. Otros inversores.

1. Introducción
2. Modulación PWM

1. Definiciones Previas
2. Sobremodulación
3. Cancelación de Armónicos
4. Efecto de Tiempos Muertos
5. Puente Trifásico
6. PWM Modificado
7. PWM sin Portadora
8. Control de Corriente

18.1 Introducción

18.2 Perturbaciones

18.2.1 Armónicos

18.2.2 Flicker

18.3 Filtros Pasivos

18.4 Filtro Activo Paralelo

18.5 Filtro Activo Serie

18.6 Otras Configuraciones Híbridas

18.6.1 Filtro Activo en Serie con la Línea

18.6.2 Filtro Activo en Serie con el Filtro Pasivo

18.6.3 Filtro Activo Serie-Paralelo

Se realizarán dos exámenes parciales a lo largo del curso. Cada examen constará de un grupo de preguntas sobre los contenidos teóricos de la asignatura y una serie de problemas o casos prácticos. El examen en su conjunto se valorará de cero (0) a diez (10) puntos y para aprobar el examen será necesario obtener una media igual o superior a cinco (5) puntos.

El alumno es invitado a realizar trabajos voluntarios sobre temas de la asignatura bajo la supervisión de los profesores de ésta. Estos trabajos podrán aumentar en un máximo de 1 (un) punto la nota final del alumno, siempre que éste haya previamente aprobado la asignatura. En ningún caso estos trabajos adicionales pueden servir para aprobar a un alumno. Estos trabajos serán especialmente tenidos en cuenta cuando un alumno opte a una Matrícula de Honor en la asignatura.

Como se dijo anteriormente, se realizarán dos exámenes parciales a lo largo del curso. Estos exámenes se considerarán aprobados cuando la nota sea igual o superior a cinco (5) y la materia se considerará eliminada en la convocatoria de Junio. Para aprobar la asignatura, el alumno debe aprobar ambos exámenes parciales y en ningún caso uno de ellos compensará al otro. Si un alumno aprueba ambos parciales se considerará aprobado por curso y la nota final será la media de los dos exámenes parciales, aumentada en su caso, por el trabajo adicional realizado. Si aprueba sólo un parcial, deberá presentarse en la convocatoria final de Junio exclusivamente al parcial no aprobado. Si en esta convocatoria el alumno aprueba el parcial suspenso, el alumno tendrá aprobada la asignatura y su nota final será la media de los dos parciales aprobados. En cualquier caso, si el alumno no aprueba toda o parte de la asignatura en la convocatoria de Junio, deberá examinarse de toda la asignatura en la convocatoria de Septiembre. Lo mismo para la convocatoria de Febrero.

Fundamentalmente se seguirán apuntes de la cátedra que se pueden encontrar con una colección de problemas en copistería.

Se recomienda como libro de consulta el libro:

Power Electronics (Converters, Application & Design)

Editorial Wiley, 1995

N. Mohan, T.M. Undeland and W.P. Robins

• Leopoldo García Franquelo.
• José Luis Mora Giménez.

Sevilla, a 3 de julio de 2000