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Academic Year/course: 2023/24

622 - Master's in Electronic Engineering

67242 - Modeling and Control of Power Electronic Systems


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
67242 - Modeling and Control of Power Electronic Systems
Faculty / School:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Degree:
622 - Master's in Electronic Engineering
ECTS:
6.0
Year:
1
Semester:
First semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

High power electronic systems are present in wind turbines, railway traction, naval propulsion, hydraulic generation, power grid interconnection, heavy industry (steel mills, cement plants, paper mills...), etc. For all these reasons, virtually all the R&D&I programs promoted by the different institutions identify power electronics as one of the key technologies in the sustainable development of the future. Likewise, the irruption of DC distribution networks and the increase in battery storage requirements make the use of bidirectional, high-efficiency DC/DC converters increasingly necessary.

The objective of the course is to provide training in the modelling and control of power electronic converters. The models studied will allow the synthesis of advanced control strategies as well as simulations oriented to validate such strategies.

2. Learning results

Upon completion of this subject, the student will be able to:

  • Differentiate large signal models, averaged models and linearized models of power electronic systems.
  • Obtain dynamic models of power electronic converters.
  • Know state space averaging, circuit averaging and switch averaging modelling methods. 
  • Simulate industrial power electronics systems. 
  • Describe the dynamics of electrical power systems in PARK and CLARK coordinates.
  • Designing and controlling power electronics systems for bidirectional power exchange.
  • Design and control power electronic systems for the control of electrical machines.

3. Syllabus

T1. Accurate modelling of static converters.

T2: Averaged modelling of static converters.

T3: Linearization of nonlinear systems.

T4: Control of static converters.

T5: Power electronic systems for the control of electrical machines.

T6: Power electronic systems for bidirectional electrical energy conversion.

4. Academic activities

In the classroom

The problems or challenge-scenarios will be presented and work will be done, in groups and individually, towards the resolution of the problems or challenge-scenarios posed. The teacher will propose and explain, when necessary, the tools and methodologies that enable the resolution of such problems or challenge scenarios. 

 

In the laboratory

Practices will be structured in 6 sessions of 2.5 hours each. All of them are at the service of and complement the work done in class.

 

5. Assessment system

1: Final exam (50%):

Grade (C1) from 0 to 5 points. It will represent 50% of the student's overall grade. In order to pass the subject, the student

must obtain a minimum grade in this section of 2 points out of 5.

 

2: Laboratory practices and associated work (50%):

Grade (C2) from 0 to 5 points, will represent 50% of the student's overall grade. In order to pass the subject, the student

must obtain a minimum grade in this section of 3 points out of 5.

 

3: Overall rating:

The subject will be assessed by the continuous assessment system by means of the activities described above.

The global evaluation of the student will be carried out in the two official calls by means of the following tests:

Final exam problems: grade C1 from 0 to 5 points (50%).

Laboratory exam: grade C2 from 0 to 5 points (50%). Students will be exempted from this exam if the C2 grade obtained in the laboratory practices and associated work during the academic year. is higher than or equal to 3 points out of 5.

The total grade for the subject (out of 10 points) will be C1 + C2, provided that C1 is higher than or equal to 2 and C2 is higher than or equal to 3. Otherwise, the total grade for the subject will be the minimum between C1 + C2 and 4. The subject is passed with a total grade higher or equal to 5 points out of 10.

 

 


Curso Académico: 2023/24

622 - Máster Universitario en Ingeniería Electrónica

67242 - Modelado y control de sistemas electrónicos de potencia


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
67242 - Modelado y control de sistemas electrónicos de potencia
Centro académico:
110 - Escuela de Ingeniería y Arquitectura
Titulación:
622 - Máster Universitario en Ingeniería Electrónica
Créditos:
6.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

Los sistemas electrónicos de gran potencia están presentes en aerogeneradores, tracción ferroviaria, propulsión naval, generación hidráulica, interconexión de redes eléctricas, industria pesada (acerías, cementeras, papeleras...), etc. Por todo ello prácticamente todos los programas de I+D+I promovidos por las diferentes instituciones identifican la Electrónica de Potencia como una de las tecnologías clave en el desarrollo sostenible del futuro.Asimismo la irrupción de las redes de distribución en continua y el incremento de los requerimientos de almacenamiento en baterías hacen cada vez más necesario el empleo de convertidores DC/DC bidireccionales y de alta eficiencia.
El objetivo de la asignatura es la formación en el modelado y control de los convertidores electrónicos de potencia. Los modelos estudiados permitirán la síntesis de estrategias de control avanzadas así y como simulaciones orientadas a validar
dichas estrategias.

 

2. Resultados de aprendizaje

El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...
  • Conoce y es capaz de diferenciar modelos de gran señal, modelos promediados y modelos linealizados de los sistemas electrónicos de potencia.
  • Es capaz de obtener los modelos dinámicos de los de convertidores electrónicos de potencia
  • Conoce los métodos de modelado de promediado en el espacio de estado, promediado del circuito y promediado del interruptor. 
  • Es capaz de simular sistemas electrónicos de potencia industriales. 
  • Es capaz de describir, en coordenadas de PARK y de CLARK la dinámica de sistemas eléctricos de potencia.
  • Es capaz de diseñar y controlar sistemas de electrónica de potencia para el intercambio bidireccional de energía.
  • Es capaz de diseñar y controlar sistemas electrónicos de potencia para el control de máquinas eléctricas.

 

3. Programa de la asignatura

T1. Modelado exacto de convertidores estáticos.
T2: Modelado promediado de convertidores estáticos.
T3: Linealización de sistemas no lineales.
T4: Control de convertidores estáticos.
T5: Sistemas electrónicos de potencia para el control de máquinas eléctricas.
T6: Sistemas electrónicos de potencia para conversión bidireccional de energía eléctrica.

 

4. Actividades académicas

En clase
Se expondrán los problemas o escenarios-reto y se trabajará, en grupo y en forma individual, en pos de la
resolución de los problemas o escenarios-reto planteados. El profesor propondrá y explicará, en el momento que sea
necesario, las herramientas y metodologías que habilitan la resolución de dichos problemas o escenarios-reto. 
 
En el laboratorio
Se realizarán prácticas estructuradas en 6 sesiones de 2,5 horas cada una. Todas ellas están al servicio y complementan el
trabajo realizado en clase.

 

5. Sistema de evaluación

1: Examen final  (50%):
Calificación (C1) de 0 a 5 puntos, supondrá el 50% de la calificación global del estudiante. Para superar la asignatura se
debe obtener una calificación mínima en este apartado de 2 puntos sobre 5.
 
2: Prácticas de laboratorio y trabajos asociados (50%):
Calificación (C2) de 0 a 5 puntos, supondrá el 50% de la calificación global del estudiante. Para superar la asignatura se
debe obtener una calificación mínima en este apartado de 3 punto sobre 5.
 
3: Calificación global:
La asignatura se evaluará en la modalidad de evaluación global mediante las actividades anteriormente expuestas.
En las dos convocatorias oficiales se realizará la evaluación global del estudiante, con las siguientes pruebas:
Examen final problemas: calificación C1 de 0 a 5 puntos (50%).
Examen de laboratorio: calificación C2 de 0 a 5 puntos (50%). De este examen estarán eximidos los estudiantes
que durante el curso hayan obtenido una calificación C2 de la parte de prácticas de laboratorio y trabajos
asociados mayor o igual que 3 punto sobre 5.
La calificación global de la asignatura (sobre 10 puntos) será C1 + C2, siempre que C1 sea mayor o igual que 2 y C2 sea
mayor o igual que 3. En otro caso, la calificación global de la asignatura será el mínimo entre C1 + C2 y 4. La asignatura se supera con una calificación global mayor o igual que 5 puntos sobre 10.