Předmět Výkonová elektronika (FEKT-KVEL)
Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu FEKT-KVEL - Výkonová elektronika, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Vysoké učení technické v Brně (VUT).
Top 10 materiálů tohoto předmětu
Materiály tohoto předmětu
| Materiál | Typ | Datum | Počet stažení |
|---|
Další informace
Cíl
Seznámit studenty se základními principy výkonové elektroniky. Zvládnutí základních teoretických i praktických dovedností pro samostatný návrh výkonových měničů.
Osnova
1. Definice výkonového měniče, princip bezeztrátovosti (smí obsahovat L, C, transformátor, ideální spínací prvek). Základní čtyři typy měničů: stř/ss, stř/stř, ss/ss, ss/stř, (bez/s transformátorem). Kaskáda více měničů, ss. meziobvod napěťový/proudový, meziobvod kmitavý, přímé maticové měniče bez ss. meziobvodu.2. Statické tepelné jevy (nikoli dynamické). Chlazení polovodičů. Požadovaný tepelný odpor chladiče.3. Činný výkon; jeho výpočet ve zvláštních případech: lin. odpor, zdroj konst. napětí, konst. proudu, nelinearita typu lomená přímka, lin. impedance, nelin. impedance, spínací ztráty.4. EMC v nf. oblasti, účiník, zkreslení fázového proudu.5. Výkonové spínací součástky, přehled: neřiditelné (D), polořiditelné (Ty, Tr), celořiditelné (BT, MOS-FET, IGBT, GTO). Mezní, statické, dynamické parametry. Budicí obvody tranzistorů. Odlehčovací obvody tranzistorů.6. Vybrané kapitoly z teorie polovodičů. Struktura čipu výkonových prvků: dioda rychlá, pomalá, tyristor symetrický, nesymetrický, bipolární tranzistor, MOS-FET, IGBT, GTO. Podrobná analýza zapínacího a vypínacího děje v tranzistorech. Výpočet přepínacích ztrát.7. Usměrňovače: stř/ss. Třídění: neřízené, řízené, polořízené, uzlové/můstkové, m-fázové, q-pulsní, s/bez nulové diody. Typické druhy zátěže: ss. motor, LC-filtr, akumulátor, svařovací oblouk. Odvození střední hodnoty výstupního napětí. Zdůvodnění, proč právě střední hodnota je užitečná. Usměrňovač z pohledu kybernetiky: řídicí char., dopravní zpoždění, dynamika. Čtyřkvadrantové usměrňovače s/bez okruhových proudů.8. Zvlnění proudu v zátěži usměrňovače. Tvary vstupních fázových proudů, jejich ef. hodnoty. Typový výkon transformátoru. Výpočet potřebné indukčnosti v případě řízeného a neřízeného usměrňovače.9. Síťové stejnosměrné napaječe tranzistorových měničů. Dvojcestný neřízený usměrňovač se sběracím kondenzátorem. Šestipulsní neřízený usměrňovač se sběracím kondenzátorem, s LC-filtrem.10. Střídavé měniče napětí, stř/stř: 1-fáz, 3-fáz. Zátěž R, L, R-L, R-L-Ui. Odvození řídicí charakteristiky pro R-zátěž. Zdůvodnění, proč právě efektivní hodnota výstupního napětí je užitečná. IO pro fázové řízení triaků. Řízení typu "dlouhodobě zapnuto/vypnuto".11. Stejnosměrné tranzistorové pulsní měniče ss/ss. Rozdělení podle schopnosti pracovat v jednotlivých kvadrantech VA-charakteristiky zátěže. Analýza měniče pracujícího v I. Q. Výpočet zvlnění proudu. Střídače jednofázové, trojfázové, ss/stř. Definice napětí v soustavě 3f. střídač - motor.12. Řízení ss. pulsních měničů a střídačů. PWM pro stejnosměrné měniče. Sinusová PWM pro střídače jednofázové a trojfázové.13. Magnetické jevy ve výkonové elektronice. Transformátor. Obvodový model transformátoru napětí, proudu. Stejnosměrné pulsní měniče s transformátorem. Pouze přehled. Jednočinný propustný měnič. Systémové řešení síťových spínaných zdrojů: řídicí obvody na sekundární/primární straně.
Literatura
K.Heumann,A.Stumpe:Thyristoren,B.G.Teubner (DE)Z.Čeřovský,J.Pavelka : Výkonová elektronika 1, skripta ČVUT (CS)Bose, B.K.: Power Elecronics and AC drives. Prentice Hall 1986 (EN)Vrba, J.: Výkonová elektronika 1b. Elektronický text VUT FEKT Brno, 2003 (CS)Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv. 1, skriptum FEKT, VUT Brno (CS)Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv. 2, skriptum FEKT, VUT Brno (CS)Patočka M.: Výkonová elektronika, 1. část - usměrňovače, střídavé měniče napětí, skriptum FEKT, Brno, 2010 (CS)Patočka M.: Magnetické obvody Elektronický učební text, FEKT, VUT Brno (CS)
Požadavky
Z oblasti aplikované matematiky musí mít student tyto předchozí znalosti:- Využívat a aplikovat matematické operace s komplexními čísly ve složkovém i polárním tvaru (sčítání, odečítání, násobení, dělení dvou čísel, absolutní hodnota, usměrňování komplexního zlomku).- Aplikovat základní principy integrálního a diferenciálního počtu funkce jedné proměnné: popis funkce cívky, tj. indukční zákon v diferenciálním a integrálním tvaru, podobně vztah mezi okamžitými hodnotami proudu a napětí na kondenzátoru v dif. a integr. tvaru, výpočet střední a efektivní hodnoty periodické funkce.Student, který si zapíše předmět, musí mít tyto předchozí znalosti:- Popsat základní vlastnosti diskrétních elektronických součástek (diod, bipolárních a unipolárních tranzistorů).- Absolvovat předmět BREB (Řídicí elektronika).- Prakticky umět využívat a aplikovat následující nástroje pro analýzu a syntézu elektrických obvodů: 1. Kirchhoffův zákon, 2. Kirchhoffův zákon, Ohmův zákon, Indukční zákon v diferenciálním i integrálním tvaru.
Garant
Ing. Petr Procházka, Ph.D.
Vyučující
Ing. Petr Procházka, Ph.D.