430-2302/02 – Výkonové polovodičové systémy I (VPS1)
| Garantující katedra | Katedra aplikované elektroniky | Kredity | 8 |
| Garant předmětu | Ing. Aleš Havel, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Aleš Havel, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 3 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | 2020/2021 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Po absolvování předmětu student získá znalosti umožňující dobrou orientaci v principech výkonových polovodičových systémů a v aplikacích výkonové elektroniky, schopnost samostatné analýzy a syntézy částí výkonových polovodičových systémů a umí aplikovat získané poznatky při jejich praktickém návrhu výkonových polovodičových měničů. Získané poznatky tvoří součást všeobecných znalostí elektroinženýra zejména, je-li zaměřen na aplikace průmyslové elektroniky.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Výkonová elektronika je obor, který intenzivně proniká do všech technických oblastí současného života. Praktické využití principu přeměny elektrické energie pomocí polovodičových spínacích součástek vyžaduje znalosti jak o principech a funkci základních typů polovodičových měničů, tak zejména o jejich průmyslových i komerčních aplikacích. Předmět poskytuje poznatky studujícím v oblastech aplikované i komerční elektroniky, výkonové elektroniky, elektrických pohonů a dalších odvětví elektrotechniky.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Vondrášek, F.: Výkonová elektronika, svazek I., II. Skriptum ZČU Plzeň, 2003 .
Vondrášek, F.: Výkonová elektronika, svazek III. Skriptum ZČU Plzeň, 2003.
Heumann, K.: Basic Principles of Power Electronics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, ISBN 3642826768, 2012.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Kontrolní testy TEST č.1, TEST č.2 (viz. cvičení)
Podmínky udělení zápočtu:
100% účast na laboratorní výuce, výjímečně možnost náhrady po individuální domluvě s vedoucím cvičení.
Odevzdání protokolů z měření v řádném termínu =1 týden po ukončení měření
Absolvování všech kontrolních testů v řádném termínu (bude sdělen minimálně týden předem). V případě absolvování testu v jiném než řádném termínu bude tento hodnocen pouze 80% dosažených bodů. Každý test je možné 1x opakovat, při jeho opakování bude hodnocen pouze 80% dosažených bodů a bude započítán výsledek opakovaného testu!
Získání minimálně 25 bodů ze cvičení ze 40 možných.
Bodové hodnocení cvičení - maximálně 40 bodů, z toho:
T1 = max. 10 bodů
T2 = max. 10 bodů
Laboratorní úlohy = max. 20 bodů
E-learning
Další požadavky na studenta
Další požadavky na studenta nejsou.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Výkonové spínací prvky - Diody, tyristory, triaky.
Výkonové spínací prvky - Výkonové tranzistory bipolární a unipolární, IGBT.
Režimy práce polovodičového spínače - tvrdé spínání, měkké spínání, spolupráce s nulovou diodou, spínání v nule proudu nebo napětí.
Ochranné obvody polovodičových spínačů typu RC, RCD, vlastnosti, rozložení ztrát.
Usměrňovače - neřízené, řízené. Vliv napájecí sítě a zátěže na vlastnosti usměrňovačů.
Zpětné působení usměrňovačů na napájecí síť, vliv výkonového schematu. Regulační vlastnosti usměrňovačů.
Pulsní měniče, vliv způsobu řízení na zátěž. Analýza výstupního napětí a proudu.
Střídavé měniče napětí. Výkonové obvody střídavých měničů napětí. Analýza výstupního napětí a proudu.
Střídače napětí. Výkonové obvody napěťových střídačů.
Střídače proudu. Výkonové obvody proudových střídačů.
Přímé měniče kmitočtu. Cyklokonvertory.
Nepřímé měniče kmitočtu s napěťovým meziobvodem. Způsoby řízení výstupního napětí.
Nepřímé měniče kmitočtu s proudovým meziobvodem. Způsoby řízení výstupního proudu.
Moderní struktury výkonových schemat a regulačních algoritmů střídavých regulovaných pohonů.
Cvičení:
Dimenzování chladičů pro bezpotenciálové moduly. Dimenzování chladičů se vzduchovým chlazením pro výkonové spínací součástky v oblasti nízkých i vysokých kmitočtů.
Zvláštnosti dimenzování kondenzátorů a tlumivek pro výkonovou elektroniku.
TEST č.1 - Vlastnosti výkonových polovodičových prvků a jejich ztráty.
Návrh spínaného stabilizátoru.
Návrh transformátoru, výkonová a řídicí část spínaného zdroje.
Koncepce trakčních měničů.
TEST č. 2 - Spínané zdroje a stabilizátory.Zdroje ve svařovací technice.
Laboratoře:
Laboratorní úloha z řízených usměrňovačů (č.1).
Laboratorní úloha z řízených usměrňovačů (č.2).
Laboratorní úloha z pulzních měničů (č.3).
Laboratorní úloha z napěťových střídačů (č.4).
Laboratorní úloha z měničů kmitočtu (č.5).
Projekty:
Zpracování výsledků laboratorních cvičení:
Laboratorní úlohy z řízených usměrňovačů (č.1), (4 hodiny)
Laboratorní úlohy z řízených usměrňovačů (č.2), (4 hodiny)
Laboratorní úloha z pulzních měničů (č.3), (4 hodiny)
Laboratorní úloha z napěťových střídačů (č.4), (4 hodiny)
Laboratorní úloha z měničů kmitočtu (č.5) (4 hodiny).
Počítačové laboratoře:
Úvod do modelování v programu PSpice - základní modely výkonových prvků.
Modelování pro účely stanovení ztrát a dimenzování v PSpice.
SW PSpice zajištěn v anglické verzi.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky