Detail předmětu

Průmyslová elektronika

FSI-RNIAk. rok: 2021/2022

Lineární a nelineární zapojení s operačními zesilovači (zesilovače, filtry, usměrňovače, generátory signálů, komparátory, složitější obvodové celky - vše se zaměřením na řídicí obvody pulsních měničů). Způsoby snímání proudu a napětí. Způsoby vyhnodnocování činného výkonu DC/DC měniče. Typické obvodové realziace v řídicích obvodech pulsních měničů. Generátory obdélníkových signálů. Budiče výkonových tranzistorů MOSFETa IGBT. Fázový závěs.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Studenti se naučí navrhovat elektronické obvody pro typické aplikace v oblasti pulsních měničů, střídačů a elektrických pohonů.

Prerekvizity

Základní znalosti z teoretické elektrotechniky a matematiky (derivace, integrální počet, operace s komplexními čísly).

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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

Způsob a kritéria hodnocení

Bodové hodnocení:
1. semestrální test: 10b.
2. semestrální test: 20b.
Závěrečný test: 70b.

Osnovy výuky

1. Způsoby snímání proudu  -  bočník, měřicí transformátor proudu v různých aplikacích (doplněno předchozím výkladem principu a důležitých souvislostí napěťového transformátoru).

2. Způsoby snímání proudu - proudové čidlo LEM, Rogowského cívka.

3. Způsoby snímání napětí - odporový dělič s filtračním kondenzátorem, diferenciální zesilovač, izolační zesilovače,  napěťové čidlo LEM, modulační metody galvanickéhy oddělelného smínámí napětí. 

4. Způsoby vyhnodnocování činného výkonu DC/DC měniče  -  použití digitální (ev. analogové) násobičky, měření střední hodnoty proudu meziobvodu, "vzorkování" výstupního proudu střídou, aplikace s potřebou regulace na žádaný výkon.

5. Typické obvodové realziace v řídicích obvodech pulsních měničů (různá používaná typická zapojení a typické postupy).

6. Generátory obdélníkových signálů (RC, krystalové, s tranzistory, operačními zesilovači a komparátory, s logickými hradly - různá zapojení). 

7. Generátory obdélníkových signálů - pokračování (RC, krystalové, s tranzistory, operačními zesilovači a komparátory, s logickými hradly - různá zapojení). 

8. Budiče výkonových tranzistorů MOSFET a IGBT - princip, systémové požadavky, vysvětlení saturační ochrany, problematika parazitních kapacit, souvislosti se zarušením řídicích obvodů, konstrukce koncových stupňů.

9. Budič se současným přenosem budicího signálu i budicí energie pomocí transformátorkui - popis, postup návrhu, výpočty, souvislosti, varianty zapojení. Budič s optočlenem - požadavky, příklad zapojení.

10. Budič s optickými vlákny - použití, příklad zapojení, nábojová pumpa (bootstrap kondenzátor) - varianty zapojení, omezení použití, vlastnosti.

11. Galvanicky oddělelné zdroje pro napájení sekundární strany budičů - rezonanční měnič, propustný měnič s rezonanční demagnetizací a další zapojení.

12. Integrované budiče - příklady, složitější budicí obvody (umožňující synchronní měkké vypnutí více paralelně pracujících tranzistorů) - obvodové ukázky, rozbor zapojení.

13. Fázový závěs - princip, popis, blokové schéma, detailní obvodové schéma, příklady použití v elektronice.

Učební cíle

Studenti se seznámí s typickými elektronickými obvody v průmyslových aplikacích, zejména se zaměřením na řídicí techniku, elektrické pohony, měření a řídicí obvody používané ve výkonové elektronice.

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

Účast na numerických cvičeních je povinná.

Základní literatura

Vorel P.: Řídicí členy v elektrických pohonech

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MET , 3 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Osnova

1. Snímání proudu v pulzních měničích - bočník, všechny souvislosti
2. Snímání proudu v pulzních měničích - měřicí transformátor proudu
3. Snímání proudu v pulzních měničích - čidlo LEM
4. Rogowského cívka
5. Snímání napětí v pulzních měničích
6. Snímání skutečného výkonu v pulzních měničích - metody
7. Typické obvodové realizace v řídicích obvodech pulzních měničů
8. Generátory obdélníkových signálů
9. Budiče výkonových tranzistorů MOSFET a IGBT - systémové požadavky, způsoby realizace galvanického oddělení
10. Budiče výkonových tranzistorů MOSFET a IGBT - budič se současným přenosem informace i budicí energie magnetickou cestou
11. Budiče výkonových tranzistorů MOSFET a IGBT - realizace napájení sekundární strany budiče, nábojová pumpa
12. Fázový závěs
13. Snímání otáček a polohy

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radek Tománek

Osnova

1. Snímání proudu v pulzních měničích - bočník, všechny souvislosti
2. Snímání proudu v pulzních měničích - měřicí transformátor proudu
3. Snímání proudu v pulzních měničích - čidlo LEM
4. Rogowského cívka
5. Snímání napětí v pulzních měničích
6. Snímání skutečného výkonu v pulzních měničích - metody
7. Typické obvodové realizace v řídicích obvodech pulzních měničů
8. Generátory obdélníkových signálů
9. Budiče výkonových tranzistorů MOSFET a IGBT - systémové požadavky, způsoby realizace galvanického oddělení
10. Budiče výkonových tranzistorů MOSFET a IGBT - budič se současným přenosem informace i budicí energie magnetickou cestou
11. Budiče výkonových tranzistorů MOSFET a IGBT - realizace napájení sekundární strany budiče, nábojová pumpa
12. Fázový závěs
13. Snímání otáček a polohy

Elektronické učební texty

otázky ke zkoušce RNI
otazky 2022.doc 0.04 MB

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz