430-2302/03 – Výkonové polovodičové systémy I (VPS1)

Garantující katedraKatedra elektronikyKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Petr Chlebiš, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Petr Chlebiš, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
HAV278 Ing. Aleš Havel, Ph.D.
H1L20 prof. Ing. Petr Chlebiš, CSc.
PAV15 Ing. Tomáš Pavelek, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 3+18

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)

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:

Chlebiš, P.: Výkonové polovodičové systémy. Učební texty pro kombinované a distanční studium. VŠB-TU Ostrava, 2005. Rashid, M. H.: Power Electronics Handbook. Prentice-Hall International, Inc. ISBN 978-0-12-382036-5, 2011.

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.

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

Kombinovaná forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40  25
        Zkouška Zkouška 60 (60) 15
                Písemná část Písemka 40  10
                Ústní část Ústní zkouška 20  5
Rozsah povinné účasti: Povinná účast na laboratorní výuce. Povinné absolvování 2 kontrolních testů v řádném termínu.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2019/2020 (B0714A150001) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A150001) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060004) Projektování elektrických systémů a technologií P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060004) Projektování elektrických systémů a technologií K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060005) Elektroenergetika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060012) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060005) Elektroenergetika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060012) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku