Detail předmětu

Selected Problems From Power Electronics and Electrical Drives

FEKT-DKA-VE1Ak. rok: 2020/2021

Problematika ringingu rychlých spínacích polovodičů MOS-FET, SiC MOS-FET a GaN MOS-FET, problematika obvodové realizace budičů pro tyto tranzistory, odlehčovací obvody vypínacího děje (ztrátové a bezeztrátové), parazitní jevy v silových obvodech DC/DC měniče s rychlými spínacími polovodiči - vliv rozptylu transformátoru, parazitních kapacit transformátoru a přechodu C-E tranzistorů, doptředný a zpětný zotavovací děj diod, eliminace důsledků těchto jevů. Vliv skin-efektu a proximity efektu ve vinutí, souvislosti geometrického uspořádání silového obvodu a budiče, problematika EMC.

Výsledky učení předmětu

Absolvent rozumí pojmu ringing a zná mechanismy jeho vzniku.
Absolvent ovládá možnosti elminace ringingu konstrukcí silového obvodu a budiče.
Absolvent umí konstruovat koncové stupně budičů pro tranzistory SiC MOS-FET a GaN MOS-FET
Absolvent ovládá zapojení odlehčovacích obvodů.
Absolvent detailně rozumí vybraným typům rezonančních a kvazirezinančních měničů.
Absolvent umí navrhnout pulzní transformátor a tlumivku měniče včetně zohlednění skin-efektu a proximity-efektu.
Absolvent umí konstruovat silové obvody s extrémně rychlými polovodiči a dokáže se vypořádat se zesílenými parazitnimi jevy, jež se zde vyskytují.
Absolvent dokáže správně interpretovat zkreslení měření v silových obvodech.
Absolvent umí navrhnout odrušovací filtry měniče a dokáže konstruovat řídicí obvody odolné vůči rušení obvodů silových.

Prerekvizity

1. Základní znalost topologie silových obvodů DC/DC a DC/AC měničů. 2. Základní znalosti problematiky zapínacího a vypínacího děje spínacího tranzistoru. 3. Základní znalosti v problematice budičů výkonových tranzistorů. 4. Základní znalosti návrhu impulzních transformátorů a tlumivek.

Doporučená nebo povinná literatura

Bose, B.K.: Power electronics and AC Drives. Prentice Hall 1986 (EN)
Erickson, R.W., Maksimovic, D.: Fundamentals of Power Electronics. (EN)
Bacha, S., Munteanu, I., Bratcu, A.I.: Power Electronic Converters Modeling and Control. (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Ústní závěrečná zkouška - max 70 bodů

Jazyk výuky

angličtina

Osnovy výuky

1. Ringing in the output power stage of the gate-driver loaded with the G-E capacity, specific properties.
2. Ringing appearing in the power circuit (collector circuit), Miller transfer to the gate, risk of positive feedback, ellimination with the construction of the power circuit and gate-driver.
3. Circuit examples of gate-drivers with respect to ellimination of both discussed ringing processes.
4. Specific requirements on gate-drivers for SiC MOS-FETs and GaN MOS-FETs.
5. Lossy and lossless (resonant) snubber circuits, specific circuitry for various converter types.
6. Concrete detailed description of a resonant converter (selected type).
7. Concrete detailed description of a quasi-resonant converter (selected type).
8. Problems regarding pulse transformenrs, choke-coils, core losses, skin-effect, proximity-effect, practical consequences.
9. Influence of parasitic capacitances in the power circuit (transistors, diodes, transformer, demagnetization problems in no-load state, correspondence with the gate-driver).
10. Practical influence of forward and reverse recovery effects of diodes in converter power circuits (on the primary side and also in the output rectifier) - current or voltage over-shoot, correspondence with the transformer leakage, di/dt and du/dt suppression, practical circuit realization.
11. Problems of a correct measurements in power circuits, influence of common-mode interference and other interference signals on the measured waveforms.
12. EMC-EMS problems - immunity of control circuits to own interference produced with the power circuit, PCB geometrical design, conception of control circuits with respect to the immunity to the interference.
13. EMC-EMI problems - suppresion of radiation of power circuits and interference propagation via input and output cables, EMC filters.

Cíl

Cílem předmětu je prohloubení znalostí v oblasti techniky pulzních měničů, netradičních topologií silových obvodů, aplikace moderních spínacích polovodičů a souvisejících parazitních jevů.

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

Studijní výsledky jsou ověřovány průběžně během semestru na základě diskuze nad mírou pochopení probírané problematiky - max. 30 bodů.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DKA-KAM doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DKA-EKT doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DKA-MET doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DKA-SEE doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DKA-TLI doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný
  • Program DKA-TEE doktorský, libovolný ročník, zimní semestr, 4 kredity, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Konzultace

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Seminář

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

eLearning