Software libre para determinar el comportamiento de los diodos Semiconductores
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Resumen
En este trabajo es presentado un nuevo programa informático que permite analizar el comportamiento de los diodos semiconductores, con el beneficio añadido de su uso para la docencia y el estudio de los códigos de programación. El desarrollo del software libre Scilab y su expansión en las carreras de ingeniería afines a la electricidad, ha permitido contar con los medios informáticos necesarios para lograr este paquete de programas. Cada módulo responde a un problema o solución típica, mediante el uso de modelos matemáticos de los diodos. De esta forma se puede observar el comportamiento de los diodos, su posible inyección de armónicos a la red eléctrica en los rectificadores y el efecto de la temperatura en la unión semiconductora con respecto a las pérdidas eléctricas. El programa está en sus primeras etapas de desarrollo, y se espera, que siga creciendo en modelos y aplicaciones específicas. El potencial del Scilab, permite soluciones técnicas de calidad, con código documentado y disponiendo de una colección de bibliotecas destacadas en ingeniería. Los resultados obtenidos son las formas de onda en los elementos del circuito presentado, cálculos de magnitudes máximas, eficaces o de valor medio, así como factores y la distorsión armónica total. Es reconocida su utilidad para mejorar el proceso de enseñanza – aprendizaje mediante la simulación, para ello se tomó como muestra 30 estudiantes de segundo año de la carrera de Ingeniería Eléctrica. Para la solución numérica de los sistemas dinámicos de mayor complejidad, se usa el método matemático de espacios de estado.
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Citas
O. N. Patiño Toro, A. Valencia Arias, S. Gomez Molina, y M. C. Bermeo Giraldo, «Open-Source Software Adoption Among University Students in Emerging Countries», IEEE Rev. Iberoam. Tecnol. Aprendiz., vol. 17, n.o 2, pp. 185-196, may 2022, doi: https://doi.org/10.1109/RITA.2022.3166950.
A. Hnatov, S. Arhun, K. Tarasov, H. Hnatova, V. Mygal, y A. Patlins, «Researching the model of electric propulsion system for bus using Matlab Simulink», en 2019 IEEE 60th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), oct. 2019, pp. 1-6. doi: https://doi.org/10.1109/RTUCON48111.2019.8982352.
R. W. Kenyon, A. Sajadi, A. Hoke, y B.-M. Hodge, «Open-Source PSCAD Grid-Following and Grid-Forming Inverters and A Benchmark for Zero-Inertia Power System Simulations», en 2021 IEEE Kansas Power and Energy Conference (KPEC), abr. 2021, pp. 1-6. doi: https://doi.org/10.1109/KPEC51835.2021.9446243.
J. Lee y J. S. Lee, «Rapid control prototyping for PMSM drives using DSPs and PLECS», en 2021 24th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS), oct. 2021, pp. 1865-1868. doi: https://doi.org/10.23919/ICEMS52562.2021.9634243.
C. Sezer, G. Odabas, S. Sinirlioglu, B. Kaya, y N. Altintas, «Modeling of WPT System for Small Home Appliances», en 2021 8th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ICEEE), abr. 2021, pp. 243-247. doi: https://doi.org/10.1109/ICEEE52452.2021.9415933.
G. I. Vacheva y N. L. Hinov, «Mathematical Modeling and Simulations of DC/DC Converter in PSIM Environment», en 2020 XI National Conference with International Participation (ELECTRONICA), jul. 2020, pp. 1-4. doi: https://doi.org/10.1109/ELECTRONICA50406.2020.9305146.
C. A. Camacho Gironda, «La autoevaluación en el aula: Un método innovador para mejorar la calidad del proceso enseñanza-aprendizaje en la formación de maestras y maestros», Rev. Integra Educ., vol. 7, n.o 2, pp. 159-172, 2014.
J. J. B. Menéndez y B. T. C. Zambrano, «El proceso de enseñanza aprendizaje en la educación superior», REFCalE Rev. Electrónica Form. Calid. Educ. ISSN 1390-9010, vol. 3, n.o 3, pp. 139-154, 2016.
M. Pérez Martínez, Z. S. López Collazo, y J. Ramos Guardarrama, «Potencialidades del software Scilab en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la asignatura de Circuitos Eléctricos», Rev. Tecnol. Educ., vol. 6, n.o 1, Art. n.o 1, 2021.
J. A. L. Rivera y A. A. G. Verdugo, «Saberes digitales y educación superior. Retos curriculares para la inclusión de las TIC en procesos de enseñanza-aprendizaje», Virtualidad Educ. Cienc., vol. 12, n.o 22, pp. 9-21, 2021.
M. A. S. Guerra, «Criterios de referencia sobre calidad del proceso de enseñanza/aprendizaje en la universidad», Jorn. Nac. Didáctica Univ., vol. 1, n.o 1, pp. 49-70, 1990.
R. C. H. Lara, «Herramientas de software libre para aplicaciones en ciencias e ingeniería», Rev. Politécnica, vol. 32, 2013.
M. A. González Aldana, K. V. Perdomo Osorio, y Y. Pascuas Rengifo, «Aplicación de las TIC en modelos educativos blended learning: una revisión sistemática de literatura», Sophia, vol. 13, n.o 1, pp. 144-154, 2017.
D. F. Poveda Pineda y J. E. Cifuentes Medina, «Incorporación de las tecnologías de información y comunicación (TIC) durante el proceso de aprendizaje en la educación superior», Form. Univ., vol. 13, n.o 6, pp. 95-104, 2020.
F. J. García Peñalvo, «Ecosistemas Tecnológicos: Innovando en la Educación Abierta», 2017.
A. Y. Kudryashova, T. I. Semyonova, V. V. Frisk, y V. N. Shakin, «Study of Effectiveness of Scilab Software Means for Solving Optimization Problems», en 2020 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF), jun. 2020, pp. 1-5. doi: https://doi.org/10.1109/WECONF48837.2020.9131166.
M. Pérez Martínez, J. Ramos Guardarrama, R. C. Silvério Freire, y D. Barrios Gonzales, «Desarrollo de aplicaciones en el software Scilab para el análisis de armónicos en sistemas industriales», Ing. Energética, vol. 43, n.o 1, pp. 24-34, 2022.
K. Manohar, K. Sravani, y V. A. S. Ponnapalli, «An Investigation on Scilab Software for the Design of Transform Techniques and Digital Filters», en 2021 International Conference on Computer Communication and Informatics (ICCCI), ene. 2021, pp. 1-5. doi: https://doi.org/10.1109/ICCCI50826.2021.9402694.
V. A. S. Ponnapalli y A. Praveena, «Various Antenna Array Designs Using Scilab Software: An Exploratory Study», en Next-Generation Antennas, John Wiley & Sons, Ltd, 2021, pp. 49-59. doi: https://doi.org/10.1002/9781119792765.ch3.
V. Singh, H. G. Navada, y K. N. Shubhanga, «Large Power System Stability Analysis Using a FOSS-based tool: SciLab/Xcos», en 2018 20th National Power Systems Conference (NPSC), dic. 2018, pp. 1-6. doi: https://doi.org/10.1109/NPSC.2018.8771782.
S. P. Kumar, P. K. Jisha, G. Sashikumar, S. Sabreesh, S. Rai, y S. N. T. Mahesha, «Simulation Of Power Electronics Of Electrical Systems In Ev’S Using Scilab», J. Phys. Conf. Ser., vol. 2225, n.o 1, p. 012001, mar. 2022, doi: 10.1088/1742-6596/2225/1/012001.
S. Yang et al., «Introduction to mesh based generated lumped parameter models for electromagnetic problems», CES Trans. Electr. Mach. Syst., vol. 5, n.o 2, pp. 152-162, jun. 2021, doi: https://doi.org/10.30941/CESTEMS.2021.00019.
M. H. Rashid, Circuitos microelectrónicos: análisis y diseño. International Thomson Editors, 2000.
J. Hinojos y R. Farfán, «Breve recorrido por el discurso matemático escolar de la serie de Fourier en el contexto del ingeniero en electrónica», 2017.
B. Jafarpisheh, S. M. Madani, y S. Jafarpisheh, «Improved DFT-Based Phasor Estimation Algorithm Using Down-Sampling», IEEE Trans. Power Deliv., vol. 33, n.o 6, pp. 3242-3245, dic. 2018, doi: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2018.2831005.
K. Manohar, K. Sravani, y V. A. S. Ponnapalli, «An Investigation on Scilab Software for the Design of Transform Techniques and Digital Filters», en 2021 International Conference on Computer Communication and Informatics (ICCCI), ene. 2021, pp. 1-5. doi: https://doi.org/10.1109/ICCCI50826.2021.9402694.
E. Capra, C. Francalanci, y F. Merlo, «An Empirical Study on the Relationship Between Software Design Quality, Development Effort and Governance in Open Source Projects», IEEE Trans. Softw. Eng., vol. 34, n.o 6, pp. 765-782, nov. 2008, doi: https://doi.org/10.1109/TSE.2008.68.
M. H. Rashid y R. Navarro Salas, Circuitos microelectrónicos: análisis y diseño, Primera Edición., vol. 1, 3 vols. PARANINFO, 2010.
D. W. Hart, «Hart.“Electrónica de Potencia”, editorial». Pearson educación, 2001.
M. Pérez Martínez, J. Ramos Guardarrama, R. C. Silvério Freire, y J. A. Rodríguez Valdés, «Potencialidades de la aplicación OPEDU para el estudio de los amplificadores operacionales», Ing. Energética, vol. 43, n.o 2, pp. 11-11, 2022.