Electrónica De Potencia (ingeniería Electrónica).docx

INACAP ASIGNATURA: Electrónica de Potencia

90 HORAS

DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA: Electrónica de Potencia es una asignatura lectiva, del área formativa de Especialidad. Su propósito es desarrollar competencias en el estudiante que le permitan diseñar y calcular dispositivos para el control de potencia mediante el uso de circuito rectificadores controlados y no controlados, inversores y convertidores DC-DC.

COMPETENCIAS: COMPETENCIA DEL PERFIL DE EGRESO ASOCIADA Diseña proyectos de ingeniería en sistemas electrónicos, integrando tecnología de punta y la digitalización en la concepción de soluciones innovadoras, considerando factibilidad técnica y económica.(Integrada Pensamiento Sistémico). Implementa proyectos de ingeniería en sistemas electrónicos, evaluando su viabilidad, considerando la planificación, administración y gestión de recursos materiales, humanos y financieros. (Integrada Competencia Genérica Pensamiento Crítico - Nivel 3).

INDICADOR DE DESARROLLO

COMPETENCIA GENÉRICA

NIVEL DE DOMINIO Nivel 2 - Fundamenta decisiones y soluciones en el ámbito académico y profesional basado en información de fuentes confiables.

Pensamiento Crítico



Propone proyectos de subsistemas electrónicos de acuerdo a requerimientos.



Planifica la implementación proyectos de sistemas electrónicos considerando su viabilidad.

UNIDADES DE APRENDIZAJE: 1

Dispositivos semiconductores de potencia

HORAS 15

2

Convertidores AC/DC y AC/AC de potencia

25

3

Convertidores DC/DC de potencia

25

4

Convertidores DC/AC de potencia

25

EVALUACIÓN:

Las horas de evaluación están incluidas en las de las Unidades de Aprendizaje.

DOCENTE ELABORADOR: Félix Rojas Lobos, Ricardo López Escobar

ASESOR DE DISEÑO CURRICULAR: Claudia Yáñez Martinich

UNIDADES DE APRENDIZAJE HORAS DE LA UNIDAD : 15 Horas Presenciales : 15 Horas Online : 0

1.- Dispositivos semiconductores de potencia APRENDIZAJES ESPERADOS

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

1.1.- Analiza las características de operación y parámetros de dispositivos semiconductores de potencia. (Integrada Competencia Genérica Pensamiento Crítico).

1.1.1.- Reconociendo la estructura y operación de dispositivos semiconductores en el control de potencia.

 

1.1.2.- Calculando los parámetros de operación de los dispositivos semiconductores de potencia, establecido en la hoja de datos del fabricante.

   

1.1.3.- Aplicando los parámetros de control de los dispositivos semiconductores de potencia para circuitos de disparo. 1.1.4.- Utilizando una herramienta de simulación computacional para corroborar el comportamiento de dispositivos semiconductores. 1.1.5.- Estableciendo criterios de análisis y conceptos alternos. ACTIVIDADES MÍNIMAS OBLIGATORIAS



CONTENIDOS MÍNIMOS OBLIGATORIOS

Queda a determinación del docente de aula.

Descripción de la conducción del SCR en régimen continuo y alterno. Definición de parámetros de tensión de ruptura directa y corriente de mantenimiento de TRIAC. Descripción de estructura del transistor MOSFET y sus parámetros de operación. Definición de tensión de umbral en la operación del MOSFET. Circuito de polarización del IGBT y parámetros de control.

Control de estados de conducción y bloqueo del transistor IGBT.

HORAS DE LA UNIDAD : 25 Horas Presenciales : 25 Horas Online : 0

2.- Convertidores AC/DC y AC/AC de potencia APRENDIZAJES ESPERADOS

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

2.1.- Analiza circuitos rectificadores controlados y no controlados en sistemas monofásicos y trifásicos. (Integrada Competencia Genérica Pensamiento Crítico).

CONTENIDOS MÍNIMOS OBLIGATORIOS

2.1.1.- Verificando el funcionamiento de rectificadores monofásicos y trifásicos.



2.1.2.- Calculando parámetros de componentes para circuitos de rectificación.

    

2.1.3.- Calculando límites de Distorsión Armónica Total en corriente y en tensión (THDi/THDv) de rectificadores. 2.1.4.- Utilizando una herramienta de simulación computacional para corroborar el funcionamiento de convertidores AC/AC basados en TRIACs y rectificadores basados en diodos.

Rectificadores monofásicos no controlados de media y onda completa con carga R, RL y RC. Rectificadores trifásicos controlados. Estrategia de disparo para dispositivos de control de potencia. Formas de ondas de tensión e intensidad en la carga. Topologías de convertidores AC/AC.

Cálculo de THDv, THDi, Factor de potencia, valor RMS de corriente y tensión para los rectificadores controlados y no controlados.

2.1.5.- Recopilando información adicional que apoye sus afirmaciones. ACTIVIDADES MÍNIMAS OBLIGATORIAS Actividad 1: Salida a terreno



Los estudiantes realizan visita guiada a una empresa para observar la funcionalidad de convertidores de potencia.

HORAS DE LA UNIDAD : 25 Horas Presenciales : 25 Horas Online : 0

3.- Convertidores DC/DC de potencia APRENDIZAJES ESPERADOS

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

3.1.- Diseña circuitos convertidores de

3.1.1.- Distinguiendo la funcionalidad de convertidores de corriente continua reductores y

corriente continua reductores y elevadores de tensión. (Integrada Pensamiento Sistémico).

elevadores de tensión con carga resistiva.

3.1.2.- Calculando parámetros de diseño de convertidores DC-DC. 3.1.3.- Determinando valores de rizado de voltaje y corriente, funciones de transferencia y elementos pasivos en convertidores DC-DC.

CONTENIDOS MÍNIMOS OBLIGATORIOS

    

Convertidor reductor con carga R y RL. Convertidor elevador con carga R y RL. Formas de onda de tensión e intensidad en la carga. Convertidores DC-DC con aislación galvánica.

Cálculo de frecuencia de conmutación, rizado de tensión y corriente, función de transferencia y ganancias de cada uno de los convertidores.

3.1.4.- Utilizando una herramienta de simulación computacional para corroborar el comportamiento de los convertidores DC-DC. 3.1.5.- Estableciendo propuestas de solución pertinente. ACTIVIDADES MÍNIMAS OBLIGATORIAS Actividad 1: Trabajo de laboratorio



Los estudiantes implementan circuito convertidor DC-DC.

HORAS DE LA UNIDAD : 25 Horas Presenciales : 25 Horas Online : 0

4.- Convertidores DC/AC de potencia APRENDIZAJES ESPERADOS

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

4.1.- Diseña circuitos convertidores DC-AC

monofásicos con carga R y RL con técnicas de modulación PWM. (Integrada Pensamiento Sistémico).

4.1.1.- Distinguiendo la funcionalidad de circuitos convertidores DC-AC monofásicos con carga R y RL.

4.1.2.- Calculando parámetros de diseño de convertidores DC-AC. 4.1.3.- Aplicando técnicas de modulación PWM unipolar y bipolar para control de amplitud y frecuencia en inversores monofásicos. 4.1.4.- Utilizando una herramienta de simulación computacional para corroborar el comportamiento de un inversor monofásico operado en base a modulación PWM. 4.1.5.- Estableciendo propuestas de solución pertinentes.

ACTIVIDADES MÍNIMAS OBLIGATORIAS

CONTENIDOS MÍNIMOS OBLIGATORIOS

   

Topologías de los convertidores DC/AC de puente medio y completo. Modo de operación en bloques de convertidores de puente medio y completo. Modulación PWM unipolar y bipolar para convertidores de puente medio y completo.

Uso de filtros pasivos tipo L y tipo C a la salida de un inversor.

Actividad 1: Trabajo de laboratorio



Los estudiantes en grupo realizan aplicación de convertidor DC-AC en accionamiento de motores.

ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS Para el logro de los aprendizajes esperados de esta asignatura, se han establecido las siguientes estrategias y técnicas didácticas, acordes al enfoque orientado a competencias.

Unidad de aprendizaje 1: Dispositivos semiconductores de potencia Como técnica didáctica: Clase Expositiva (CEX): Técnica que implica la presentación de un tema lógicamente estructurado con la finalidad de facilitar información organizada siguiendo criterios adecuados a la finalidad pretendida. Esta técnica se centra fundamentalmente en la exposición verbal por parte del docente de los contenidos sobre la materia objeto de estudio (Miguel, 2006). Simulación (SIM): Técnica que consiste en la representación espontánea o preparada de una situación real o hipotética para demostrar un procedimiento, problema o información relevante para los aprendizajes del curso (Rodríguez, 2007).

Unidad de aprendizaje 2: Convertidores AC/DC y AC/AC de potencia Como técnica didáctica: Salida a Terreno o Trabajo de Campo (ST-TDC): Esta técnica se refiere a las pasantías, visitas y prácticas en terreno que permiten a los estudiantes llevar a cabo experiencias de observación y/o aplicación, como apoyo al desarrollo de los aprendizajes de una asignatura. Se diferencian de las prácticas profesionales por su especificidad, pues se centran en los aprendizajes a adquirir en una asignatura; mientras que las prácticas profesionales se nutren de varias asignaturas. Clase Expositiva (CEX): Técnica que implica la presentación de un tema lógicamente estructurado con la finalidad de facilitar información organizada siguiendo criterios adecuados a la finalidad pretendida. Esta técnica se centra fundamentalmente en la exposición verbal por parte del docente de los contenidos sobre la materia objeto de estudio (Miguel, 2006). Simulación (SIM): Técnica que consiste en la representación espontánea o preparada de una situación real o hipotética para demostrar un procedimiento, problema o información relevante para los aprendizajes del curso (Rodríguez, 2007).

Unidad de aprendizaje 3: Convertidores DC/DC de potencia Unidad de aprendizaje 4: Convertidores DC/AC de potencia Como estrategia didáctica: Trabajo Colaborativo (TC): Es el empleo didáctico de grupos reducidos en que los alumnos trabajan juntos para maximizar su propio aprendizaje y el de los demás (Johnson et al., 2000). Complementada con la(s) técnica(s): Simulación (SIM): Técnica que consiste en la representación espontánea o preparada de una situación real o hipotética para demostrar un procedimiento, problema o información relevante para los aprendizajes del curso (Rodríguez, 2007). Prácticas de Laboratorio o Taller (PLT): Técnica que involucra actividades prácticas variadas que favorecen el aprendizaje experiencial y la reflexión, y en las que generalmente participan grupos reducidos de estudiantes. Estas comprenden la realización de aplicaciones, la observación de situaciones y fenómenos propios de cada disciplina; la reflexión en torno a problemáticas, la realización de objetos, entre otras. Para su implementación se consideran espacios específicamente equipados tales como laboratorios científicos y laboratorios de computación, sala espejo, salas con equipamiento específico según la especialidad (mecánica, electricidad, construcción, etc.), o bien salas de clases estructuradas de manera no tradicional que favorecen el trabajo en grupos pequeños.

SISTEMA DE EVALUACIÓN A continuación, encontrará orientaciones asociadas a tres propósitos evaluativos: Evaluación diagnóstica, Evaluación formativa y Evaluación sumativa. Los dos primeros corresponden a actividades sugeridas que contribuirán a mejorar los resultados de aprendizaje y que permitirá conocer el avance real del estudiante en distintos momentos de la asignatura. La evaluación sumativa es de carácter obligatorio y debe realizarse según lo que se estipula en este programa. Evaluación Diagnóstica (ED) Antes de iniciar una unidad de aprendizaje o al iniciar una sesión de clase, se sugiere realizar la actividad:

Lo que Sé, lo que Quiero saber, lo que Aprendí (SQA). Esta actividad permite verificar el conocimiento que tiene el alumno o el grupo sobre un tema. Esquematice de acuerdo a los siguientes puntos: Lo que Sé - Lo que Quiero saber - Lo que Aprendí

Realice esta actividad de manera grupal y como lluvia de ideas. No es necesario que todos los estudiantes contesten, pero sistematice las respuestas en el pizarrón.

Evaluación Formativa (EF) Para efectos de evaluación formativa se sugiere la actividad:

Positivo, Negativo, Interesante (PNI). Actividad que permite expresar el mayor número de ideas que se generan sobre un tema. Permite al alumno determinar lo positivo, lo negativo y lo interesante del mismo.

  

Se parte planteando una serie de ideas sobre un tema considerando aspectos positivos Luego se plantea lo negativo, lo que no nos ha parecido apropiado del tema que se está analizando. Finalmente se consideran y escriben aspectos curiosos, preguntas y dudas sobre lo analizado.

Esquematice de acuerdo a los siguientes puntos: Lo Positivo - Lo Negativo - Lo Interesante Realice esta actividad de manera grupal y como lluvia de ideas. No es necesario que todos los estudiantes contesten, pero sistematice las respuestas en el pizarrón.

Evaluación Sumativa (ES)

UA

Criterios de Evaluación

Procedimiento de Evaluación

Instrumento de Evaluación

Evidencia

Observaciones

% Parcial

% Total

1.1.1 Reconociendo la estructura y operación de dispositivos semiconductores en el control de potencia. 1.1.2 Calculando los parámetros de operación de los dispositivos semiconductores de potencia, establecido en la hoja de datos del fabricante.

1

1.1.3 Aplicando los parámetros de control de los dispositivos semiconductores de potencia para circuitos de disparo.

Clase Expositiva (CEX)

Pruebas mixtas

Características de operación y parámetros de dispositivos semiconductores de potencia analizado.

Evaluación individual

15%

1.1.4 Utilizando una herramienta de simulación computacional para corroborar el comportamiento de dispositivos semiconductores. 1.1.5 Estableciendo criterios de análisis y conceptos alternos. 2.1.1 Verificando el funcionamiento de rectificadores monofásicos y trifásicos. 2.1.2 Calculando parámetros de componentes para circuitos de rectificación.

2

2.1.3 Calculando de THDv, THDi de rectificadores.

75%

Clase Expositiva (CEX)

Pruebas mixtas

2.1.4 Utilizando una herramienta de simulación computacional para corroborar el funcionamiento de convertidores AC/AC basados en TRIACs y rectificadores basados en diodos.

Circuitos rectificadores controlados y no controlados en sistemas Evaluación individual monofásicos y trifásicos analizados.

20%

Circuitos convertidores de corriente Ejecución grupal y evaluación continua reductores y elevadores individual de tensión diseñados.

20%

2.1.5 Recopilando información adicional que apoye sus afirmaciones. 3.1.1 Distinguiendo la funcionalidad de convertidores de corriente continua reductores y elevadores de tensión con carga resistiva. 3

Prácticas de 3.1.2 Calculando parámetros de diseño de convertidores DC-DC. Laboratorio o Taller Escala de apreciación (PLT) 3.1.3 Determinando valores de rizado de voltaje y corriente, funciones de transferencia y elementos pasivos en convertidores DC-DC.

3.1.4 Utilizando una herramienta de simulación computacional para corroborar el comportamiento de los convertidores DC-DC 3.1.5 Estableciendo propuestas de solución pertinentes. 4.1.1 Distinguiendo la funcionalidad de circuitos convertidores DC-AC monofásicos con carga R y RL. 4.1.2 Calculando parámetros de diseño de convertidores DC-AC.

4

4.1.3 Aplicando técnicas de modulación PWM unipolar y bipolar Prácticas de para control de amplitud y frecuencia en inversores monofásicos. Laboratorio o Taller Escala de apreciación (PLT) 4.1.4 Utilizando una herramienta de simulación computacional para corroborar el comportamiento de un inversor monofásico operado en base a modulación PWM.

Circuitos convertidores DC-AC monofásicos con carga R y RL diseñados.

Ejecución grupal y evaluación individual

25%

4.1.5 Estableciendo propuestas de solución pertinentes. Porcentaje para evaluaciones establecidas por el docente de aula

20% Examen

25%

BIBLIOGRAFÍA DE LA ASIGNATURA

Bibliografia Básica Título

Autor

Año ISBN/ISSN

Editorial

Fuente Nombre Recurso Digital

Tipo de Material

Electrónica de potencia

Hart, Daniel W.

2001 8420531790

Prentice Hall

Libro

Electrónica de potencia : circuitos, dispositivos y aplicaciones

Rashid, Muhammad H. 2004 9702605326

Prentice Hall Hispanoamericana

Libro

Electrónica de potencia : convertidores, aplicaciones y diseño

Mohan, Ned

2009 9781456201296 McGraw Hill

e-Libro

Grid converters for photovoltaic and wind power systems

Teodorescu, R.

2011 9780470667057 Wiley-IEEE Press

IEEE/IET Electronic Library (IEL) ebook

High-power converters and AC drives

Wu, B.

2006 9780471773719 Wiley-IEEE Press

IEEE/IET Electronic Library (IEL) ebook

Power electronics converter harmonics : multipulse methods for clean power

Paice, D.

1996 9780470545560 Wiley-IEEE Press

IEEE/IET Electronic Library (IEL) ebook

Predictive control of power converters and electrical drives

Rodriguez, J.

2012 9781119941446 Wiley-IEEE Press

IEEE/IET Electronic Library (IEL) ebook

Título

Autor

Año ISBN/ISSN

Editorial

Power electronics

Lander, Cyril W.

1993 0077077148

McGraw Hill

ebook

Bibliografia Sugerida

Power electronics and variable frequency drives : technology and applications Bose, B.

1997 9780470545553 Wiley-IEEE Press

Fuente Nombre Recurso Digital

Tipo de Material Libro

IEEE/IET Electronic Library (IEL) ebook