Sevilla, a 3 de julio de 2000

Este documento contiene los criterios de evaluación y el programa de la asignatura Electrónica de Potencia I impartida en el Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad de Sevilla, y correspondiente al curso Segundo de la titulación de Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial. 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 consta de dos partes:

1. Parte teórico-práctica en la que se estudiarán los dispositivos electrónicos de potencia, haciendo especial hincapié en sus principales limitaciones y en su posible campo de aplicación en los convertidores que serán estudiados en la asignatura Electrónica de Potencia II. Se introducirán las técnicas para resolver los circuitos de potencia, realizándose numerosos problemas y ejemplos para su clarificación. En total, se dedicarán un total de tres créditos con una duración de un cuatrimestre, es decir dos horas semanales durante un cuatrimestre.
2. Prácticas de laboratorio. Se realizarán prácticas a lo largo del curso en el laboratorio y además un proyecto empleando técnicas de simulación. Los horarios de prácticas se fijarán de acuerdo con las disponibilidades de profesorado, alumnos y laboratorio. En total, se dedicarán un total de un crédito y medio, con una duración de un cuatrimestre, es decir una media de una hora semanal durante un cuatrimestre.

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

Se realizará un examen parcial 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. Se considerarán las prácticas realizadas como parte de la nota. Para aprobar el examen es condición necesaria haber presentado la memoria de todas las prácticas antes de realizarlo. 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).

El alumno deberá realizar todas las prácticas de Laboratorio y el proyecto en los horarios que se fijen para ello. Posteriormente elaborará y presentará una memoria indicando el objeto de la práctica, la metodología empleada y los resultados obtenidos, así como las observaciones que considere de interés. Las memorias de las prácticas serán calificadas por el profesor de prácticas como aptas o no aptas. En este último caso, el alumno deberá repetir la práctica y entregar una nueva memoria. Para los alumnos que, por causa justificada no pudieran realizar las prácticas en el horario señalado y para los que tuvieran que repetirlas, se dispondrá al final de curso un horario para su recuperación. El alumno tendrá las prácticas aprobadas cuando haya realizado todas ellas y las memorias correspondientes hayan sido aceptadas como aptas. Aquellas prácticas (o proyectos) que por su complejidad destaquen sobre las demás pueden subir la nota final de la asignatura hasta un máximo de 1 (un) punto.

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.

Fundamentalmente se seguirán apuntes de la cátedra, pudiendose complementar con el libro: Power Electronics (Converters, Application & Design)

Ed. 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