Detail předmětu

Výkonová a řídící elektronika

FSI-RVEAk. rok: 2015/2016

Ř í d i c í e l e k t r o n i k a :
Bipolární tranzistor: vlastnosti, lineární režim, nastavení prac. bodu. Zdroje referenčního napětí, zdroje proudu, stabilizátory napětí. Operační zesilovače: vlastnosti, typické aplikace OZ. Číslicové integrované obvody: TTL, C-MOS, paměti. D/A převodníky, A/D převodníky.
V ý k o n o v á e l e k t r o n i k a :
Tepelné jevy, chlazení polovodičů. Činný výkon mech., el. Usměrňovače (měniče stř/ss). Střídavé měniče napětí (měniče stř/stř). Stejnosměrné pulsní měniče (měniče ss/ss). Střídače (měniče ss/stř). Řízení ss. pulsních měničů a střídačů: Pulsní šířková modulace PWM. Elektrické a mechanické vlastnosti střídavých pohonů s asynchronním a synchronním motorem. Výkonové spínací součástky: dioda, tyristor, triak, bipol. tranzistor, MOS-FET, IGBT, GTO. Vlastnosti, mezní parametry, rozsah užití.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Schopnost samostatně řešit základní jednoduché analogové a digitální obvody a základní typy výkonových měničů.
Základní systémová orientace v problematice elektrických pohonů z uživatelského hlediska.

Prerekvizity

Základní znalosti z teoretické elektrotechniky a matematické logiky (Booleova algebra). Znalosti matematiky na úrovni 1. ročníku technické univerzity.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška: písemná část (návrh a dimenzování konkrétního výkonového měniče), ústní část (otázka z řídicí elektroniky, otázka z výkonové elektroniky).

Učební cíle

Řídicí elektronika: základní přehled o analogových obvodech, číslicových
obvodech, A/D a D/A převodnících.
Výkonová elektronika: Základní přehled o všech běžných typech měničů.
Zdůraznění pasáží souvisejících s elektrickými pohony.

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

Účast na cvičeních je povinná.

Základní literatura

Ang S., Oliva A.: Power-Switching Converters. Taylor  Francis, London, 2005, ISBN 0-8247-2245-0.
Kiehne H. A.: Battery technology handbook. Marcel Dekker, Inc., N. Y., 2003, second edition, ISBN 0-8247-4249-4.
Luo F. L., Hong Y.: Advanced DC/DC converter. CRC PRESS, N. Y., 2004, ISBN 0-8493-1956-0.
Patočka M., Burian F.: Sbírka řešených příkladů z řídicí elektroniky.
Patočka M. Vorel P.: Řídicí elektronika - aktivní obvody.
Patočka M. Vorel P.: Řídicí elektronika - pasivní obvody.
Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv.I.
Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv.II.
Sheng W. W., Colino R. P.: Power electronic modules. CRC PRESS, N. Y., 2005, ISBN 0-8493-2260-X.
Shepherd W., Zhang L.: Power converter circuits. Marcel Dekker, Inc., N. Y., 2004, ISBN 0-8247-5054-3.

Doporučená literatura

Caha Z., Černý M.: Elektrické pohony
Kraysa K.: Výkonová elektronika
Kule L. a kolektiv: Technika elektrických pohonů.
Mráz Z.: Řídicí členy elektrických pohonů.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-MET , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka

Osnova

Bipolární tranzistor: vlastnosti, lineární režim, nastavení prac. bodu.
Zdroje referenčního napětí, zdroje konst. proudu, stabilizátory napětí.
Operační zesilovače: vlastnosti, typické aplikace.
Číslicové obvody: TTL, C-MOS, paměti.
Obvody kombinační, sekvenční.
D/A převodníky, A/D převodníky.
Tepelné jevy, chlazení polovodičů, činný výkon.
Usměrňovače (měniče stř/ss).
Střídavé měniče napětí (měniče stř/stř).
Stejnosměrné pulsní měniče (měniče ss/ss) a střídače (měniče ss/stř).
Pulsní šířková modulace PWM.
Elektrické a mechanické vlastnosti střídavých pohonů s asynchronním a synchronním motorem.
Výkonové spínací součástky: dioda, tyristor, triak, bipol. tranzistor, MOS-FET, IGBT, GTO.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Miroslav Patočka

Osnova

Nastavení stejnosměrného pracovního bodu tranzistoru a Zenerovy diody.
Operační zesilovače: zapojení invertující (P, I, D, PID, SUM).
Operační zesilovače: zapojení neinvertující.
Operační zesilovače: zapojení nelineární.
Syntéza číslicových obvodů kombinačních.
Číslicové obvody sekvenční: klopné obvody bistabilní RS, D, JK.
Tepelné jevy ve výkonové elektronice.
Činný výkon. Jeho výpočet a měření v typických případech.
Dimenzování usměrňovačů.
Dimenzování střídavých měničů napětí.
Pulsní šířková modulace PWM.
Podrobná analýza ss. pulsního měniče pracujícího v 1. kvadrantu.
Dimenzování trojfázového střídače s asynchronním motorem.