430-2302/04 – Výkonové polovodičové systémy I (VPS1)

Garantující katedraKatedra elektronikyKredity6
Garant předmětuIng. Aleš Havel, Ph.D.Garant verze předmětuIng. Aleš Havel, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
HAV278 Ing. Aleš Havel, Ph.D.
STR0267 Ing. Jan Strossa, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2

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

Zkouška písemná a ústní. 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! 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 01. Ideální a reálný polovodičový spínač, rozdělení, přehled a použití výkonových polovodičových součástek. 02. Výkonové spínací prvky – diody, tyristory, vypínatelné tyristory, triaky. 03. Výkonové spínací prvky – bipolární tranzistory, unipolární tranzistory, IGBT. 04. Výkonové ztráty a chlazení výkonových polovodičových součástek. 05. Neřízené usměrňovače – základní zapojení a principy, vliv napájecí sítě a zátěže. 06. Řízené usměrňovače – základní zapojení a principy, vliv napájecí sítě, zátěže a řídicího úhlu. 07. Pulzní měniče – základní zapojení, analýza výstupního napětí a proudu. 08. Pulzní měniče – více kvadrantové zapojení, metody řízení, analýza výstupního napětí a proudu. 09. Střídače napětí – výkonové obvody napěťových střídačů, použití, funkce a průběhy veličin. 10. Střídače proudu – výkonové obvody proudových střídačů, funkce a průběhy veličin. 11. Metody řízení střídačů – podmínky řízení výstupního kmitočtu, napětí nebo proudu. 12. Střídavé měniče napětí – zapojení, použití, funkce a průběhy veličin. 13. Nepřímé měniče kmitočtu s napěťovým a proudovým meziobvodem – funkce a průběhy veličin. 14. Pulzní stabilizátory a spínané zdroje – propustný a blokující měnič. Teoretická cvičení Řešené příklady z vybraných kapitol VPS: 01. Střední a efektivní hodnota, výkonové ztráty diod, tyristorů a tranzistorů. 02. Návrh a výpočet chlazení pro VPS. 03. Neřízené usměrňovače. 04. Řízené usměrňovače. 05. Pulzní měniče. 06. Napěťové střídače. 07. Střídavé měniče napětí. 08. Modelování výkonových polovodičových měničů, výpočty ztrát a chlazení– demonstrace sw OrCAD/PSpice 09. Test č. 1 – Výkonové spínací prvky, ztráty, chlazení a usměrňovače. 10. Test č. 2 – Pulzní měniče, střídače, střídavé měniče napětí, pulzní stabilizátory a spínané zdroje. Laboratorní cvičení 01. Laboratorní úloha z řízených usměrňovačů. 02. Laboratorní úloha z pulzních měničů. 03. Laboratorní úloha z napěťových střídačů. 04. Laboratorní úloha ze střídavých měničů napětí. Projekty Zpracování výsledků laboratorních cvičení: 01. Laboratorní úloha z řízených usměrňovačů. 02. Laboratorní úloha z pulzních měničů. 03. Laboratorní úloha z napěťových střídačů. 04. Laboratorní úloha ze střídavých měničů napětí.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční 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 (40) 25
                Test č. 1 Písemka 10  5
                Test č. 2 Písemka 10  5
                Protokoly z laboratorních cvičení Laboratorní práce 20  10
        Zkouška Zkouška 60 (60) 20
                Písemná část Písemná zkouška 40  10
                Ústní část Ústní zkouška 20  5
Rozsah povinné účasti: Povinná účast na laboratorních cvičeních. Povinné absolvování 2 kontrolních testů v řádném termínu.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2022/2023 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2022/2023 (B0714A060020) Elektrotechnika EaE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060020) Elektrotechnika EaE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0713A060006) Elektroenergetika P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2021/2022 (B0714A060013) Aplikovaná elektronika ELE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060013) Aplikovaná elektronika ELE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0713A060006) Elektroenergetika P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B0714A060020) Elektrotechnika EaE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A150002) Řídicí a informační systémy P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0713A060006) Elektroenergetika P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B0714A060013) Aplikovaná elektronika ELE P angličtina Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - bc. 2022/2023 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2021/2022 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - bc. 2020/2021 prezenční angličtina volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok