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Contenido:

Esta publicación pretende ser una herramienta que permita al interesado comprender los fundamentos y las principales técnicas de operación de los sistemas de control electrónico de potencia empleados actualmente en la industria. Desde el punto de vista académico, este texto va orientado a servir como manual de estudio y consulta a estudiantes de ingenierías, particularmente naval, y diplomados y licenciados en máquinas navales, que precisen la adquisición de unos conocimientos básicos de las aplicaciones que tiene actualmente la electrónica de potencia industrial y, específicamente, en la sala de máquinas de un buque. Los autores son los profesores responsables de la docencia de las asignaturas "Sistemas electrónicos en el buque" y "Electrónica de potencia" impratidas en la Escuela Técnica Superior de Náutica en la Universidad de Cantabria.

Los contenidos tratados se refieren a los conceptos básicos en sistemas eléctricos de potencia, convertidores de potencia conmutando a baja frecuencia, técnicas de modulación por anchura de pulso, convertidores de potencia conmutando a alta frecuencia, control de motores de inducción y aplicaciones de la electrónica de potencia en la sala de máquinas de un buque. Los capítulos dedicados al análisis de topologías convertidoras de potencia se inician con la descripción y funcionalidades de los dispositivos electrónicos asociados a cada tipo de convertidor.



Índice:

1. CONCEPTOS BÁSICOS DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA
1.1. Aplicaciones de la electrónica de potencia
1.2. Regulación de potencia mediante dispositivos semiconductores
1.3. Interruptores reales e ideales
1.4. Elementos pasivos en circuitos electrónicos de potencia
1.5. Definiciones en sistemas eléctricos de potencia en regimen periódico
1.6. Representación de señales eléctricas y transformaciones
1.6.1. Representación espacial de señales eléctricas
1.6.2. Transformación de Clarke
1.6.3. Transformación de Park
1.7. Conceptos básicos del análisis de Fourier

2. RECTIFICADORES NO CONTROLADOS
2.1. Diodos de potencia
2.1.1. Características estáticas
2.1.2. Características dinámicas
2.1.3. Tipos fundamentales de diodos de potencia
2.2. Rectificadores monofásicos no controlados de media onda
2.2.1. Con carga resistiva
2.2.2. Con carga fuertemente inductiva
2.2.3. Con carga fuertemente capacitiva
2.3. Rectificadores monofásicos no controlados de onda completa
2.3.1. Con carga fuertemente inductiva
2.4. Rectificadores trifásicos no controlados
2.5. Parámetros de realización

3. RECTIFICADORES CONTROLADOS CONMUTANDO A BAJA FRECUENCIA
3.1. Tiristores (Silicon Controlled Rectifier, SCR)
3.1.1. Características estáticas
3.1.2. Características dinámicas
3.1.3. Tipos fundamentales de tiristores
3.2. Técnicas de control
3.2.1. Control por ángulo de disparo
3.2.2. Control por anchura de pulso
3.2.3. Control mediante varios pulsos
3.2.4. Circuitos de puerta
3.3. Rectificador monofásico y controlado de onda completa
3.3.1. Efecto de la impedancia de la línea
3.3.2. Rectificador monofásico y controlado con carga real
3.4. Rectificador trifásico y controlado de onda completa
3.4.1. Efecto de la impedancia de la línea

4. CONTROL DE LA TENSIÓN CA MEDIANTE CONMUTACIÓN A BAJA FRECUENCIA
4.1. Convertidor monofásico controlado mediante modulación por densidad de pulsos
4.2. Convertidor monofásico de media onda
4.3. Convertidor monofásico de onda completa
4.4. Convertidores trifásicos
4.4.1. Convertidor de media onda
4.4.2. Convertidores de onda completa con carga en estrella
4.4.3. Convertidores de onda completa con carga resistiva en triángulo
4.5. Cicloconvertidores
4.5.1. Cicloconvertidor monofásico
4.5.2. Cicloconvertidores trifásicos

5. MODULACIÓN POR ANCHURA DE PULSOS (PWM)
5.1. Principios básicos de la modulación por anchura de pulso
5.2. Técnicas de modulación PWM basadas en portadoras
5.2.1. Sobremodulación
5.2.2. Control de un único interruptor
5.2.3. Control de una rama.
5.2.4. Control de un puente en H
5.2.5. Control de un convertidor de tres ramas
5.3. Técnicas de modulación vectorial
5.3.1. Modulación vectorial con alineación lateral
5.3.2. Modulación vectorial con disposición simétrica de los vectores cero (SV - PWM)
5.3.3. Modulación vectorial discontinua a 60º
5.3.4. Modulación vectorial discontinua a 120º

6. CONVERTIDORES CC/CC
6.1. Transistor bipolar de potencia
6.1.1. Características estáticas
6.1.2. Características dinámicas
6.2. Transistor MOSFET de potencia
6.2.1. Características estáticas
6.2.2. Características dinámicas
6.3. Estructura general de un convertidor cc/cc
6.4. Convertidor reductor (Buck)
6.4.1. Modo de conducción continuo (CCM)
6.4.2. Rizado de la tensión de salida
6.4.3. Límite del modo CCM
6.4.4. Modo de conducción discontinuo (DCM)
6.5. Convertidor elevador (Boost)
6.5.1. Modo de conducción continuo (CCM)
6.5.2. Rizado de la tensión de salida
6.5.3. Límite del modo CCM
6.5.4. Modo de conducción discontinuo (DCM)
6.6. Convertidor reductor-elevador (Buck-Boost)
6.6.1. Modo de conducción continuo (CCM)
6.6.2. Rizado de la tensión de salida
6.6.3. Límite del modo CCM
6.6.4. Modo de conducción discontinuo (DCM)

7. RECTIFICADORES E INVERSORES PWM CONECTADOS A LA RED ELÉCTRICA
7.1. Estructura general
7.2. Transistores bipolares de puerta aislada
7.2.1. Características estáticas
7.2.2. Características dinámicas
7.3. Convertidores de potencia en configuraciones con conexión a la red
7.3.1. Modelo matemático del convertidor
7.4. Controladores en inversores PWM conectados a la red
7.4.1. Sincronización con la tensión de la línea
7.4.2. Cálculo de la corriente de referencia
7.4.3. Control de la corriente de inyección
7.5. Controladores en rectificadores PWM conectados a la red
7.5.1. Control orientado a la tensión (VOC)
7.5.2. Control directo de la potencia (DPC)

8. CONTROL DE MOTORES ELÉCTRICOS DE INDUCCIÓN
8.1. Teoría básica del motor de inducción
8.1.1. Modelo en coordenadas síncronas dq
8.1.2. Estado estacionario
8.2. Clasificación de los métodos de control de los motores de inducción
8.3. Control tensión/frecuencia (V/Hz) en lazo abierto
8.4. Control vectorial o de campo orientado (FOC, Field-Oriented Control)
8.4.1. Control por orientación del flujo del rotor (R-FOC, Rotor-Flux-Oriented Control)
8.4.2. Control por orientación del flujo de estator (S-FOC, Stator-Flux-Oriented Control)
8.5. Control directo del par y del flujo (DTFC, Direct Torque and Flux Control)
8.5.1. Conceptos básicos
8.5.2. Esquema básico de control del convertidor
8.5.3. ST-DTC, Switching-Table-Based DTC
8.5.4. DSC, Direct Self Control
8.5.5. Esquema ST-DTC modificado

9. APLICACIONES DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA EN EL BUQUE
9.1. Reguladores electrónicos de potencia en la maquinaria auxiliar
9.1.1. Propulsores transversales
9.1.2. Climatización y refrigeración de maquinaria
9.1.3. Redes limpias
9.1.4. Equipos de filtrado activo de potencia
9.1.5. Otras aplicaciones de los convertidores de potencia
9.2. Electrónica de potencia en los sistemas de propulsión eléctrica
9.2.1. Planta de generación de energía eléctrica
9.2.2. Evolución histórica de la propulsión eléctrica aplicada a buques
9.2.3. Características principales de la propulsión eléctrica
9.2.4. Composición de un sistema con propulsión eléctrica
9.2.5. Convertidores de potencia empleados en propulsión naval