Diseño e implementación de aplicaciones de software de apoyo para el curso de electrónica de potencia

Este trabajo presenta el desarrollo de módulos de software diseñados para el apoyo en la docencia de la asignatura Electrónica de potencia, las cuales han sido desarrolladas usando LabVIEW. Las aplicaciones desarrolladas son módulos en los que se puede realizar simulaciones en tiempo real, variando...

Full description

Autores:
Rengifo Segura, Jhon Sebastian
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad de Ibagué
Repositorio:
Repositorio Universidad de Ibagué
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4887
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/20.500.12313/4887
Palabra clave:
Diseño de software para el curso de electrónica de potencia - Implementación de aplicaciones para el curso de electrónica
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description Este trabajo presenta el desarrollo de módulos de software diseñados para el apoyo en la docencia de la asignatura Electrónica de potencia, las cuales han sido desarrolladas usando LabVIEW. Las aplicaciones desarrolladas son módulos en los que se puede realizar simulaciones en tiempo real, variando los parámetros para apreciar de una mejor manera la teoría enseñada por el docente. El sistema está compuesto por tres módulos, el primero referente a la introducción a la electrónica de potencia, en donde se abarcarán temas tales como, cálculos fundamentales en el análisis de señales con o sin contenido armónico y cargas inductivas, capacitivas o resistivas. El segundo, dedicado al tema de los convertidores de potencia AC-DC conmutados a frecuencia de red. Para este módulo se trabaja con los rectificadores a base de tiristores semi-controlados y completamente controlados en sus versiones monofásicas y trifásicas, controladas a partir del ángulo de disparo. El tercer módulo es referente a los convertidores de potencia DC-DC, trabajando las topologías más comunes tales como el convertidor “Boost”, el “Buck” y el “Buck- boost”. Cada uno de los módulos es desarrollado con el fin de que el estudiante pueda validar sus diseños y verificar los resultados de sus análisis en ejercicios propuestos, de forma fácil e intuitiva.
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Para este módulo se trabaja con los rectificadores a base de tiristores semi-controlados y completamente controlados en sus versiones monofásicas y trifásicas, controladas a partir del ángulo de disparo. El tercer módulo es referente a los convertidores de potencia DC-DC, trabajando las topologías más comunes tales como el convertidor “Boost”, el “Buck” y el “Buck- boost”. Cada uno de los módulos es desarrollado con el fin de que el estudiante pueda validar sus diseños y verificar los resultados de sus análisis en ejercicios propuestos, de forma fácil e intuitiva.This work presents the development of software modules designed to support the teaching of Power Electronics, which will be developed using LabVIEW. The applications developed will be modules in which simulations can be performed in real time, varying the parameters to better appreciate the theory taught by the teacher. The system in general is composed of three modules, the first one referring to the introduction to power electronics, where topics such as fundamental calculations in the analysis of signals with or without harmonic content and inductive, capacitive or resistive loads will be covered. The second one, on the subject of AC-DC power converters switched to mains frequency. For this module we work with diode-based and thyristor-based semi-controlled and fully controlled rectifiers, in which single-phase and three-phase circuits are used, respectively, with the manipulation of the firing angle. The third module deals with DC-DC power converters, working with the most common topologies such as Boost, Buck and Buck-boost. Each of the modules will be developed with the purpose of allowing the student to validate the design and verification of the proposed exercises in an easy and intuitive way.PregradoIngeniero Electrónico1. Introducción.....17 2. Objetivo general.....18 2.1 Objetivos específicos.....19 3. Metodología.....19 4. Marco teórico y estado del arte.....20 5. Módulo de introducción para la fundamentación de la electrónica de potencia.....20 5.1 Señal sin componentes de armónicos.....21 6.1. Señal con componentes armónicos.....27 6.2. Señal de voltaje con componentes armónicos y carga inductiva.....35 6.3. Señal de corriente con componentes armónicos y carga capacitiva.....44 7. Módulo de convertidores de potencia (AC-DC).....52 7.1. Rectificador monofásico semi-controlado.....53 7.2. Rectificador monofásico completamente controlado.....62 7.3. Rectificador trifásico semi-controlado.....70 7.4. Rectificador trifásico completamente controlado.....84 8. Módulo de convertidores de potencia (DC-DC).....93 8.1. Convertidor reductor “BUCK”.....93 8.2. Convertidor elevador “Boost”.....104 8.3. Convertidor Reductor-Elevador “Buck-Boost”.....111 Conclusiones y recomendaciones.....118 5.2 Conclusiones.....118 5.3 Recomendaciones.....118 Referencias bibliográficas.....119120 páginasapplication/pdfRengifo Segura, J. S.(2022).Diseño e implementación de aplicaciones de software de apoyo para el curso de electrónica de potencia .[Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4887https://hdl.handle.net/20.500.12313/4887spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería ElectrónicaGuerrero-Hernández, A., Araque-Gallardo, J.A. and Gallo-Nieves, M. “Implementación de módulos didácticos para sistemas electrónicos de potencia,” Revista Educación en ingeniería, vol. 11, no.21, pp. 9-13, 2016.Zumel, P., Fernández, C., Lázaro, A., Barrado, A., Olías, E. and Pleite, J. Herramienta interactiva para la enseñanza de la electrónica de potencia, Universidad Carlos lll de Madrid, 2014.López-Santos, O., “Metodología para la investigación en electrónica de potencia basada en una nueva herramienta didáctica,” Revista Educación en Ingeniería, vol. 6, no. 12, pp. 80-89, 2011.Arévalo, M., and Rivera, J. Construcción de módulos didácticos de conversores ac/dc para el aprendizaje práctico de los estudiantes de la carrera de ingeniería de la universidad tecnológica equinoccial. Universidad Tecnológica Equinoccial. 2010.López-Santos, O. “Cambiando el rol de las actividades experimentales en la enseñanza de electrónica de potencia,” Revista Educación en Ingeniería, vol. 8, no. 15, pp. 13-23, 2013.Bauer, P., Dudak, J., Maga, D. and Hajek, V. “Distance Practical Education for Power Electronics,” International Journal of Engineering. vol. 23, no. 6, pp. 1210-1218, 2017.Agelidis, V.G. “The future of power electronics/power engineering education: challenges and opportunities,” IEEE Power Electronics Education Workshop, 16 - 17 June, Recife, Brazil pp. 1-8, 2010.Lu, D.D.C., Chu, R.H., Sathiakumar, S. and Agelidis, V.G. “A buck converter with simple maximum power point tracking for power electronics education on solar energy systems,” 2007 Australasian Universities Power Engineering Conference, 2007, pp. 1-5.Rashid, M. Electrónica de potencia, circuitos y aplicaciones., 3 edicion. Mexico: Pretince Hall, 2004.Rashid, M. 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Universidad politécnica salesiana sede Guayaquil.Soler S.F.A. “Prototipo de equipo de laboratorio para prácticas de rectificadores en electrónica de potencia”. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.Universidad Carlos III de Madrid. “Introducción a PSIM”. Departamento de ingeniería. 2015.Alexander, Ch.K. and Sadiku, M.N.O. “Fundamentos de circuitos eléctricos.” Editorial McGraw-Hill International. Tercera edición. 2006.Catedra de ingeniería. “Análisis de rectifiacion semi-controlada”. 2020. Documento obtenido de la web: http://catedra.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/conpot/Documentos/separata_rectificacion_2020.pdf , recuperado el 13/08/2022.Barriere L. “Series de Fourier para señales pares e impares”.(2018)Documento obtenido de la web: https://web.mat.upc.edu/lali.barriere/as/serie-fourier.pdf. Recuperado el 13/08/2022.info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Diseño de software para el curso de electrónica de potencia - Implementación de aplicaciones para el curso de electrónicaImplementación de aplicaciones para el curso de electrónica - Diseño de software para el curso de electrónica de potenciaLabVIEWConvertidores de potenciaAnálisis de señalesArmónicosConvertidores conmutados AC-DCBoostBuckBuck-boostLabVIEWPower ConvertersSignal AnalysisHarmonicsAC-DC Switched AC-DC ConvertersBoostBuckBuck-boostDiseño e implementación de aplicaciones de software de apoyo para el curso de electrónica de potenciaTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TPinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionPublicationORIGINALTrabajo de grado.pdfTrabajo de grado.pdfapplication/pdf7270101https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/2fe0a6a3-68fe-4edb-a21d-69cd45fad935/downloadb48fe6d8dfd95feebd5b18b74324fd6aMD52Formato de autorización.pdfFormato de autorización.pdfapplication/pdf226537https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/08b2ef7e-62a5-4842-b552-543711bdd3f0/downloadbfad1b6b2686078cc8e3534603377c4fMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8134https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/8fb19af7-0b99-457c-9ec1-dbc1b8f8d71b/download2fa3e590786b9c0f3ceba1b9656b7ac3MD54TEXTTrabajo de grado.pdf.txtTrabajo de grado.pdf.txtExtracted texttext/plain104754https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/a45a3244-8a01-4d4e-bd33-6a770160b36f/download55865c82e972a042488c9b99ce7f465aMD59Formato de autorización.pdf.txtFormato de autorización.pdf.txtExtracted texttext/plain3100https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/58ddc995-68cc-4165-a879-344679ce3cc4/downloadbd721108e6cf11e497cba496a6299b73MD511THUMBNAILTrabajo de grado.pdf.jpgTrabajo de grado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7157https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/6864cc5d-6e71-43d1-ae2f-03d167741f58/download9c30187b5f475c45409e9b23343c8007MD510Formato de autorización.pdf.jpgFormato de autorización.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg24612https://repositorio.unibague.edu.co/bitstreams/2de4950d-6ca1-4b7c-9ca5-b95ef18763e5/download1bd86a4b2910e1a6f65b7add96c023e4MD51220.500.12313/4887oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/48872025-08-13 01:06:38.839https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/https://repositorio.unibague.edu.coRepositorio Institucional Universidad de Ibaguébdigital@metabiblioteca.comQ3JlYXRpdmUgQ29tbW9ucyBBdHRyaWJ1dGlvbi1Ob25Db21tZXJjaWFsLU5vRGVyaXZhdGl2ZXMgNC4wIEludGVybmF0aW9uYWwgTGljZW5zZQ0KaHR0cHM6Ly9jcmVhdGl2ZWNvbW1vbnMub3JnL2xpY2Vuc2VzL2J5LW5jLW5kLzQuMC8=