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Parciales resueltos de Electrónica de Potencia 2014

Segundo Parcial
  • Con tres ejercicios bien, se aprueba el examen. 
  • Con dos ejercicios bien se recupera el faltante, a saber:
  1. Donde dice Inversores onda cuadrada, la recuperación puede ser cualquier tipo de ejercicio sobre onda cuadrada, pulso único y 6 pasos.
  2. Donde dice Recupera Fuentes conmutadas aisladas, la recuperación puede ser cualquier tipo de ejercicio sobre flyback.
  3. Donde dice Recupera Pwm, la recuperación puede ser cualquier tipo de ejercicio sobre pwm senoidal, muestreo natural ó regular, bipolar ó unipolar, pwm optimo, monofásico ó trifásico.
  • Con dos o tres ejercicios mal se recupera todo.




Primer parcial

  • Con tres ejercicios bien, se aprueba el examen. 
  • Con dos ejercicios bien se recupera el faltante, a saber:
  1. Donde dice Recupera Semiconductores, la recuperación puede ser cualquier tipo de ejercicio sobre Mosfet, Igbt y Diodo.
  2. Donde dice Recupera Fuentes Switching, la recuperación puede ser cualquier tipo de ejercicio sobre Buck o Boost.
  3. Donde dice Recupera Drivers + Disipadores, la recuperación puede ser cualquier tipo de ejercicio sobre los diferentes drivers vistos en clase así como ejercicios sobre disipación de potencia.

    • Con dos o tres ejercicios mal se recupera todo.





    Inversor trifásico DC/AC


    Los inversores trifásicos se utilizan en aplicaciones de mayor potencia, pudiendo estar formados por tres inversores monofásicos independientes conectados a la misma fuente. La única exigencia será el desfase de 120º de las señales de disparo de cada inversor con respecto a los demás, para conseguir una tensión equilibrada a la salida.

    Presentación vieja en Powerpoint


    Inversor monofásico DC/AC de PWM Senoidal


    El proceso de modulación PWM que se lleva a cabo en un convertidor consiste básicamente en transformar una señal de referencia senoidal de frecuencia fundamental en otra señal modulada de ancho de pulso. Esta transformación consiste sencillamente en comparar la referencia con una señal portadora, triangular, de modo que la salida esté en nivel alto cuando la referencia sea mayor que la portadora, y en nivel bajo en caso contrario. Al ser distintas las señales de referencia y portadora en frecuencia, forma de onda y amplitud, el tiempo que pasará entre una intersección y la siguiente, nunca será el mismo, de modo que los pulsos de la forma de onda de salida serán de distinta anchura.

    Presentación en Powerpoint
    Tabla amplitudes pwm senoidal
    Calidad de la onda de salida

    Inversor monofásico DC/AC de pulso único

    En este tipo de modulación hay un único pulso por semiperíodo, de forma que variando la anchura de dicho pulso, se varía la tensión de salida del inversor.



    Presentación en Powerpoint
    Formas de onda en Excel 1

    RCD Snubber para convertidor Flyback



    Los circuitos de protección son frecuentemente usados en sistemas eléctricos con cargas inductivas donde la interrupción repentina de flujos de corriente lleva a un aumento pronunciado de tensión a través del interuptor de potencia. Este aumento de tensión, aparte de constituir una fuente de interferencia electromagnética en otros circuitos, puede ser destructiva para el dispositivo conmutador si sobrepasa la tensión máxima para el cual se diseño.

    Apuntes


    Convertidor Flyback

    El convertidor flyback es una de las topologías CC - CC más comunes tanto a nivel industrial como doméstico, dada su combinación de características, bajo coste y sencillez. Se trata de una fuente conmutada adecuada para que el alumnado en período de aprendizaje se familiarice con su funcionamiento y diseño.


    Teoría sobre la fuente Flyback.



    Cálculo de inductores y transformadores de alta frecuencia



    El principal y más complejo de los elementos de una fuente switching es el elemento magnético, del cual hay poca información, y confusa. Trataremos de poner luz en el camino de la construcción de inductores y transformadores de potencia para alta frecuencia.
    Inductores: Almacenan energía eléctrica en forma de energía en un campo magnético para su posterior transferencia.
    Transformadores: Transfieren energía eléctrica y permiten cambios de escalas de tensión y corriente y aislamiento galvánico entre entrada y salida.

    Presentación en powerpoint
    Cálculo de inductores
    Tabla AWG

    Cómo Funciona un Inductor ⚡ Qué es un Inductor

    Convertidor Boost



    El convertidor Boost (o elevador) es un convertidor DC a DC que obtiene a su salida una tensión continua mayor que a su entrada. Es un tipo de fuente de alimentación conmutada que contiene al menos dos interruptores semiconductores (diodo y transistor), y al menos un elemento para almacenar energía (condensador, bobina o combinación de ambos). Frecuentemente se añaden filtros construidos con inductores condensadores para mejorar el rendimiento.

    Presentación en powerpoint
    Capitulo 6 de libro de Daniel Hart
    Ejercicio

    Convertidor elevador de tensión 

    Convertidor Buck

    Los convertidores reductores (Buck o step down) son parte integral de muchos equipos electrónicos actuales. Estos permiten reducir una tensión continua (generalmente no regulado) a otro de menor magnitud (regulado). Básicamente están formados por una fuente DC, un dispositivo de conmutación y un filtro pasabajos que alimentan a una determinada carga.
    Se dice que el convertidor Buck trabaja en modo continuo, si la corriente que atraviesa el inductor nunca llega a cero; de otro modo se dice que trabaja en modo discontinuo.





    Cálculo de disipadores para semiconductores



    Las pérdidas de potencia del dispositivo se tornan en calor e incrementan la temperatura de juntura dentro del chip. 
    Esto degrada las características del dispositivo y acorta su vida, es importante que el calor producido desde la juntura del chip escape al exterior para disminuir la temperatura de juntura. 
    La impedancia termal mide la capacidad del dispositivo de disipar calor en un sistema donde están involucradas varias partes como muestra la figura.












    Drivers para mosfet e igbt

    Durante las conmutaciones de encendido y apagado es necesario cargar y descargar las diferentes capacidades parásitas de los transistores, por lo que dichas conmutaciones se verán fuertemente influenciadas por estas capacidades y por la resistencia de compuerta.




    Conmutación de transistores Mosfet e Igbt



    Igbt

    El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, del inglés Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y baja tensión de saturación del transistor bipolar. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT.





    Mosfet

    Los MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistormás utilizados en electrónica de potencia son los canal N, su operación se reduce a interruptor electrónico, es decir, en corte y saturación. La ventaja de este dispositivo en relación con el BJT es su polarización en tensión y alta impedancia de entrada. Es unidireccional en corriente y requiere siempre la presencia de la señal en el gate para su operación.




    Diodo de potencia

    Los diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión. En sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.



    Presentación en powerpoint

    Estudio de las hojas de datos reales en powerpoint
    Apuntes
    Hojas de datos STTA806D
    Hojas de datos MUR1620CT

    Archivo en pdf con ejercicios varios sobre los diodos de potencia.

    Introducción a la electrónica de potencia


    En la EP, el objetivo principal es conseguir un elevado rendimiento en la transformación de energía. Para ello, se utilizan dispositivos semiconductores que trabajan en conmutación, a modo de interruptores. Para obtener un rendimiento elevado, se evita que los semiconductores trabajen en la zona lineal.
    La EP es la disciplina que estudia los sistemas de potencia, encargados de realizar la transformación de la
    energía eléctrica en sus distintas formas (corriente continua, corriente alterna).
    La mayor flexibilidad y controlabilidad de los dispositivos electrónicos semiconductores hace que se apliquen para resolver procesos cada vez más complejos.

    Presentación en powerpoint
    Lectura opcional