Guía docente de Electrónica de Potencia (2051134)

• Tener cursadas las asignaturas: Electromagnetismo, Matemáticas I, Matemáticas II, Matemáticas III, Componentes Electrónicos, Electrónica Básica, Fundamentos de Control, Electrotecnia. Ser capaz de aplicar los conocimientos adquiridos en estas asignaturas.
• Comprensión de textos en inglés técnico.
• Uso de las herramientas de Inteligencia Artificial: En el caso de utilizar herramientas de IA para el desarrollo de la asignatura, el estudiante debe adoptar un uso ético y responsable de las mismas. Se deben seguir las recomendaciones contenidas en el documento de "Recomendaciones para el uso de la inteligencia artificial en la UGR" publicado en esta ubicación: https://ceprud.ugr.es/formacion-tic/inteligencia-artificial/recomendaciones-ia#contenido0

Fundamentos y aplicaciones de electrónica de potencia. Componentes. Rectificadores. Convertidores dc-dc. Fuentes de alimentación. Inversores. Cicloconvertidores. Diseño de sistemas electrónicos de potencia.

• Comprensión del ámbito de trabajo, la importancia y las aplicaciones de la electrónica de potencia.
• Ser capaz de elegir los componentes electrónicos adecuados para los circuitos electrónicos de potencia, de acuerdo con sus especificaciones.
• Comprender los fundamentos de los convertidores dc-dc, rectificadores, fuentes de alimentación, inversores, y convertidores ac-ac.
• Ser capaz de diseñar convertidores dc-dc, rectificadores, fuentes de alimentación, inversores, y convertidores ac-ac de acuerdo con especificaciones.

TEMA 1. Introducción a la electrónica de potencia

• 1.1. Introducción. Presentación de la asignatura
• 1.2. Panorámica de la electrónica de potencia
• 1.3. Conceptos fundamentales: Eficiencia y densidad de energía. Limitaciones térmicas

TEMA 2. Conmutación de potencia

• 2.1. Ventajas de los sistemas conmutados
• 2.2. Transistores de potencia: MOSFET e IGBT. Diodos de potencia. Características de conmutación. Pérdidas
• 2.3. Aspectos térmicos
• 2.4. Ciclo de trabajo de un conmutador. Control PWM

TEMA 3. Convertidores DC-DC no aislados

• 3.1. Convertidores DC-DC
• 3.2. Convertidor reductor en estado estacionario. Filtrado
• 3.3. Convertidor elevador
• 3.4. Convertidor reductor-elevador
• 3.5. Operación en conducción discontinua
• 3.6. Pérdidas. Mejora de la eficiencia. Rectificación síncrona e intercalación

TEMA 4. Control de convertidores DC-DC

• 4.1. Regulación de convertidores DC-DC mediante PWM
• 4.2. Obtención de la función de transferencia de un convertidor. Promediado dinámico
• 4.3. Diseño de controladores con control en modo de tensión
• 4.4. Control en modo de corriente

TEMA 5. Rectificadores

• 5.1. Topologías básicas. Rectificadores de media onda y de onda completa
• 5.2. Filtrado capacitivo e inductivo
• 5.2. Distorsión y Factor de Potencia
• 5.3. Corrección del factor de potencia. Control
• 5.4. Rectificación trifásica

TEMA 6. Fuentes de alimentación

• 6.1. Fuentes de alimentación lineales. Reguladores de paso
• 6.2. Concepto de fuente de alimentación conmutada. Ventajas. Aplicaciones
• 6.3. Componentes magnéticos. Transformadores. Modelos
• 6.4. Convertidores DC-DC aislados. Topologías
• 6.5. Ejemplos de fuentes de alimentación conmutadas

TEMA 7. Inversores

• 7.1. Topologías básicas. Inversores monofásicos
• 7.2. Síntesis de formas de onda sinusoidales. Inversores PWM
• 7.3. Inversores trifásicos. Modulación por Ancho de Pulso Vectorial Espacial (SVPWM)

TEMA 8. Convertidores controlados por fase

• 8.1. Tiristores. SCR, GTO, triac
• 8.2. Convertidores controlados por fase monofásicos
• 8.3. Convertidores controlados por fase trifásicos

I. Resolución y discusión de problemas de análisis y diseño de circuitos electrónicos correspondientes a todos los temas del temario teórico (en aula).

II. Estudio de diversos supuestos prácticos:

• PRÁCTICAS 1 y 2. Convertidor DC-DC con control PWM
• PRÁCTICA 3. Convertidor DC-DC con controlador integrado
• PRÁCTICA 4. Fuentes de alimentación lineal y conmutada
• PRÁCTICA 5. Inversor monofásico con puente H, de onda cuadrada
• PRÁCTICA 6. Inversor monofásico PWM

Todas las casos prácticos anteriores se simularán con la ayuda de un simulador de circuitos apropiado, y parte de ellos, dependiendo de la disponibilidad de componentes electrónicos y puestos de laboratorio, se montarán y verificarán también de forma experimental.

Para la realización de las prácticas de laboratorio se tendrá en cuenta lo siguiente:

"MEDIDAS PREVENTIVAS EN LOS LABORATORIOS DE PRÁCTICAS Y/O TALLERES:
En el siguiente enlace (https://ssp.ugr.es/informacion/noticias/medidas-preventivas-generales-laboratorios-talleres) se adjunta una guía dirigida a estudiantado y profesorado con información relativa a buenas prácticas para los laboratorios experimentales docentes. En dicha guía se proporciona la información relativa a los principales riesgos para la seguridad y la salud asociados a las prácticas docentes en laboratorios, así como las medidas preventivas necesarias para eliminar y/o minimizar dichos riesgos. También se informa sobre el procedimiento a seguir en caso de accidente y cómo proporcionar un primer auxilio. "

• N. Mohan, “Power Electronics: A First Course”, Wiley, 2012
• R. W. Erickson y D. Maksimovic, “Fundamentals of Power Electronics”, 3ª Edición, Springer, 2020

• D. W. Hart, “Electrónica de potencia”, Prentice-Hall, 2001
• N. Mohan, T.M.Undeland, W.P.Robbins, “Power Electronics. Converters, Applications and Design”, Wiley, 2003
• J. G. Kassakian, M.F. Schlecht, G.C.Verghese, “Principles of Power Electronics”, Addison-Wesley, 1991.
• M.H.Rashid,”Electrónica de Potencia. Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones” 3ª Ed., Pearson, 2004

LTspice Simulator

• MD01. EXPOSICIONES EN CLASE POR PARTE DEL PROFESOR. Podrán ser de tres tipos: 1) Lección magistral: Se presentarán en el aula los conceptos teóricos fundamentales y se desarrollarán los contenidos propuestos. Se procurará transmitir estos contenidos motivando al alumnado a la reflexión, facilitándole el descubrimiento de las relaciones entre diversos conceptos y tratando de formarle una mentalidad crítica 2) Clases de problemas: Resolución de problemas o supuestos prácticos por parte del profesor, con el fin de ilustrar la aplicación de los contenidos teóricos y describir la metodología de trabajo práctico de la materia. 3) Seminarios: Se ampliará y profundizará en algunos aspectos concretos relacionados con la materia. Se tratará de que sean participativos, motivando al alumno a la reflexión y al debate. 
• MD02. PRÁCTICAS REALIZADAS BAJO SUPERVISIÓN DEL PROFESOR. Pueden ser individuales o en grupo: 1) En aula/aula de ordenadores: supuestos susceptibles de ser resueltos de modo analítico o numérico. Se pretende que el alumno adquiera la destreza y competencias necesarias para la aplicación de conocimientos teóricos o normas técnicas relacionadas con la materia. 2) De laboratorio/laboratorio virtual: supuestos reales relacionados con la materia, principalmente en el laboratorio aunque, en algunos casos, se podrá utilizar software de simulación a modo de laboratorio virtual. El objetivo es desarrollar las habilidades instrumentales y las competencias de tipo práctico, enfrentándose ahora a la complejidad de los sistemas reales. 3) De campo: se podrán realizar visitas en grupo a empresas relacionadas, con el fin de desarrollar la capacidad de contextualizar los conocimientos adquiridos y su implantación en una factoría, teniendo en cuenta los valores e intereses de la actividad empresarial. 
• MD03. TRABAJOS REALIZADOS DE FORMA NO PRESENCIAL: Podrán ser realizados individualmente o en grupo. Los alumnos presentarán en público los resultados de algunos de estos trabajos, desarrollando las habilidades y destrezas propias de la materia, además de las competencias transversales relacionadas con la presentación pública de resultados y el debate posterior, así como la puesta en común de conclusiones en los trabajos no presenciales desarrollados en grupo. Las exposiciones podrán ser: 1) De problemas o casos prácticos resueltos en casa 2) De trabajos dirigidos 
• MD04. TUTORÍAS ACADÉMICAS: podrán ser personalizadas o en grupo. En ellas el profesor podrá supervisar el desarrollo del trabajo no presencial, y reorientar a los alumnos en aquellos aspectos en los que detecte la necesidad o conveniencia, aconsejar sobre bibliografía, y realizar un seguimiento más individualizado, en su caso, del trabajo personal del alumno. 
• MD05. EXÁMENES. Se incluye también esta actividad, que formará parte del procedimiento de evaluación, como parte de la metodología. 

• Pruebas parciales de evaluación: 20% de la calificación final.
• Prácticas de diseño y simulación: 15%
• Prácticas de laboratorio: 15% de la calificación final. Asistencia obligatoria.
• Examen final: 50% de la calificación final. Mínima calificación exigida para los estudiantes en evaluación continua: 4 sobre 10, compensable con el resto de calificaciones. En cualquier caso, la media final ha de resultar igual o superior a 5 sobre 10.

• Examen escrito de teoría, resolución de problemas y ejercicios de diseño: 70%
• Examen de prácticas. Pueden utilizarse diferentes modalidades o una combinación de ellas: examen escrito con cuestiones sobre la realización de las prácticas, simulaciones, realización de un ejercicio práctico en el laboratorio: 30%
• Hay que conseguir una calificación de al menos 4 sobre 10 en cada una de las partes por separado
• Los estudiantes que hayan seguido la modalidad de evaluación continua pero no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria podrán optar por sustituir el examen de prácticas por el reconocimiento de las actividades prácticas realizadas durante el desarrollo de la asignatura.

De acuerdo con la Normativa de Evaluación y de Calificación de los Estudiantes de la UGR, se contempla la realización de una evaluación única final a la que podrán acogerse aquellos estudiantes que no puedan cumplir con el método de evaluación continua por algunos de los motivos recogidos en el Artículo 8. Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura, en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad, o más tarde si hay causa sobrevenida, lo solicitará a través de la sede electrónica, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

En este caso, el examen final único incluirá dos partes, que a su vez pudieran subdividirse:

• Examen escrito de teoría, resolución de problemas y ejercicios de diseño: 70%
• Examen de prácticas. Pueden utilizarse diferentes modalidades o una combinación de ellas: examen escrito con cuestiones sobre la realización de las prácticas, simulaciones, realización de un ejercicio práctico en el laboratorio: 30%

Hay que conseguir una calificación de al menos 4 sobre 10 en cada una de las partes por separado.

Alumnos con necesidades específicas de apoyo educativo (NEAE)

Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado. La metodología docente y la evaluación serán adaptadas al alumnado con NEAE, conforme al Artículo 11 de la Normativa de Evaluación y de Calificación de estudiantes de la UGR, publicada en el Boletín Oficial de la UGR nº 112, de 9 de noviembre de 2016.

Inclusión y Diversidad de la UGR

En el caso de estudiantes con discapacidad u otras NEAE, el sistema de tutoría deberá adaptarse a sus necesidades, de acuerdo a las recomendaciones de la Unidad de Inclusión de la UGR, procediendo los Departamentos y Centros a establecer las medidas adecuadas para que las tutorías se realicen en lugares accesibles. Asimismo, a petición del profesorado, se podrá solicitar apoyo a la unidad competente de la Universidad cuando se trate de adaptaciones metodológicas especiales.

Información de interés para alumnado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).