Detail předmětu

Výkonová a řídící elektronika

FSI-RVEAk. rok: 2019/2020

Tepelné jevy, chlazení polovodičů. Činný výkon mech., el. Usměrňovače (měniče stř/ss). Střídavé měniče napětí (měniče stř/stř). Stejnosměrné pulsní měniče (měniče ss/ss). Střídače (měniče ss/stř). Řízení ss. pulsních měničů a střídačů: Pulsní šířková modulace PWM. Výkonové spínací součástky. Snímače elektrických veličin. Způsob řízení (stř/ss, stř/stř, ss/stř). Řídicí obvody měničů (stř/ss, stř/stř, ss/stř).

Garant předmětu

doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Schopnost samostatně řešit základní jednoduché analogové a digitální obvody a základní typy výkonových měničů.
Základní systémová orientace v problematice elektrických pohonů z uživatelského hlediska.

Prerekvizity

Základní znalosti z teoretické elektrotechniky. Znalosti matematiky na úrovni 1. ročníku technické univerzity.

Doporučená nebo povinná literatura

Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv.I.
Kule L. a kolektiv: Technika elektrických pohonů.
Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv.II.
Kraysa K.: Výkonová elektronika
Patočka M. Vorel P.: Řídicí elektronika - pasivní obvody.
Caha Z., Černý M.: Elektrické pohony
Mráz Z.: Řídicí členy elektrických pohonů.
Patočka M. Vorel P.: Řídicí elektronika - aktivní obvody.
Patočka M., Burian F.: Sbírka řešených příkladů z řídicí elektroniky.
Sheng W. W., Colino R. P.: Power electronic modules. CRC PRESS, N. Y., 2005, ISBN 0-8493-2260-X.
Kiehne H. A.: Battery technology handbook. Marcel Dekker, Inc., N. Y., 2003, second edition, ISBN 0-8247-4249-4.
Ang S., Oliva A.: Power-Switching Converters. Taylor  Francis, London, 2005, ISBN 0-8247-2245-0.
Shepherd W., Zhang L.: Power converter circuits. Marcel Dekker, Inc., N. Y., 2004, ISBN 0-8247-5054-3.
Luo F. L., Hong Y.: Advanced DC/DC converter. CRC PRESS, N. Y., 2004, ISBN 0-8493-1956-0.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

15 bodů za písemný test v 7. týdnu semestru.
15 bodů za písemný test v 13. týdnu semestru

Udělení zápočtu je podmíněno dosažením minimálně 15-ti bodů z výše uvedených 30-ti dosažitelných bodů.

70 bodů u závěrečné zkoušky. (7 příkladů po 10-ti bodech.)
100 bodů celkem.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Seznámit studenty se základními principy výkonové a řídicí elektroniky. Zvládnutí základních teoretických i praktických dovedností pro samostatný návrh výkonových měničů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na cvičeních je povinná.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-MET , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D.

Osnova

1. Tepelné jevy, chlazení polovodičů.
2. Činný výkon a jednorázové přetěžování výkonové součástky.
3. Řízené usměrňovače (měniče stř/ss).
4. Neřízené diodové usměrňovače – stejnosměrné síťové napaječe (měniče stř/ss).
5. Střídavé měniče napětí (měniče stř/stř).
6. Stejnosměrné pulsní měniče (měniče ss/ss)
7. Střídače (měniče ss/stř).
8. Pulsní šířková modulace PWM.
9. Výkonové spínací součástky: dioda, tyristor, triak, bipol. tranzistor, MOS- FET, IGBT, GTO.
10. Budiče výkonových spínacích součástek. Galvanické oddělení řídicího signálu a napájecího napětí. Koncový stupeň budiče. Elektronické ochrany.
11. Řízení ss. pulsních měničů, střídačů a usměrňovačů.
12. Řídicí obvody ss. pulsních měničů, střídačů a usměrňovačů.
13. Snímače elektrických veličin a zpracování výstupních signálů.

Cvičení s poč. podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D.

Osnova

1. Výpočet střední hodnoty, efektivní hodnoty a spektra typických signálů.
2. Tepelné jevy ve výkonové elektronice.
3. Činný výkon. Jeho výpočet a měření v typických případech.
4. Dimenzování výkonových součástek v jednotlivých typech měničů – 1. část.
5. Dimenzování výkonových součástek v jednotlivých typech měničů – 2. část.
6. Indukčnost v obvodech výkonové elektroniky.
7. Dimenzování usměrňovačů.
8. Dimenzování střídavých měničů napětí.
9. Pulsní šířková modulace PWM.
10. Podrobná analýza ss. pulsního měniče pracujícího v 1. kvadrantu – 1. část.
11. Podrobná analýza ss. pulsního měniče pracujícího v 1. kvadrantu – 2. část.
12. Dimenzování trojfázového střídače s asynchronním motorem.
13. Návrh budicího obvodu.