čeština

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.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

20 bodů za písemný test v 7. týdnu semestru. (Ověření znalostí z numerických cvičení.)
1+1+1+1 body = 4 body za 4 laboratorní úlohy.
6 bodů za písemný test ve 12. týdnu semestru. (Ověření znalostí z laboratorních cvičení.)

Udělení zápočtu je podmíněno dosažením minimálně 15-ti bodů z výše uvedených 30-ti dosažitelných bodů.

70 bodů u závěrečné zkoušky. (7 příkladů po 10-ti bodech.)
100 bodů celkem.
Účast na všech numerických a laboratorních cvičeních je povinná.

Seznámit studenty se základními principy výkonové elektroniky. Zvládnutí základních teoretických i praktických dovedností pro samostatný návrh výkonových měničů.
Písemnou a ústní zkouškou se ověřuje, že absolvent předmětu je schopen:
- Definovat výkonový měnič. Vysvětlit princip bezeztrátovosti. Definovat ideální spínací prvek. Vyjmenovat základní čtyři typy měničů: stř/ss, stř/stř, ss/ss, ss/stř. Popsat kaskádu více měničů se ss. meziobvodem napěťovým/proudovým.
- Popsat statické tepelné jevy. Vysvětlit chlazení polovodičů. Spočítat požadovaný tepelný odpor chladiče.
- Definovat činný výkon. Spočítat vodivostní ztráty spínací součástky.
- Definovat EMC v nf. oblasti. Definovat účiník. Definovat činitel zkreslení fázového proudu.
- Vyjmenovat výkonové spínací součástky: neřiditelné (D), polořiditelné (Ty, Tr), celořiditelné (BT, MOS-FET, IGBT, GTO). Vyjmenovat jejich užitné parametry.
- Vyjmenovat všechny typy usměrňovačů (stř/ss): neřízené, řízené, polořízené, uzlové/můstkové, m-fázové, q-pulsní, s/bez nulové diody. Vyjmenovat typické druhy zátěže: ss. motor, LC-filtr, akumulátor, svařovací oblouk. Zdůvodnit, proč právě střední hodnota výstupního napětí je užitečná. Popsat usměrňovač z pohledu kybernetiky: řídicí char., dopravní zpoždění, dynamika.
- Znázornit zvlnění proudu v zátěži usměrňovače. Analyzovat tvary vstupních fázových proudů.
- Popsat a analyzovat stejnosměrné síťové napaječe tranzistorových měničů: dvojcestný neřízený usměrňovač se sběracím kondenzátorem, šestipulsní neřízený usměrňovač se sběracím kondenzátorem nebo s LC-filtrem.
- Vyjmenovat a popsat střídavé měniče napětí (stř/stř): 1-fáz., 3-fáz. Analyzovat jejich činnost se zátěží R. Odvodit řídicí charakteristiku pro R-zátěž a zdůvodnit, proč právě efektivní hodnota výstupního napětí je užitečná.
- Vyjmenovat stejnosměrné tranzistorové pulsní měniče (ss/ss). Rozdělit je podle schopnosti pracovat v jednotlivých kvadrantech VA-charakteristiky zátěže. Analyzovat měnič pracující v I. Q.
- Analyzovat střídače 1-fáz., 3-fáz. (ss/stř).
- Popsat systém PWM pro řízení ss. pulsních měničů i střídačů.

V laboratorních cvičeních student měří a pomocí osciloskopu analyzuje signály v různých výkonových elektronických měničích. Student se naučí následující dovednosti:
- Ovládat a používat základní měřicí přístroje v laboratoři výkonové elektroniky: osciloskop, voltmetr, ampérmetr, stejnosměrné a střídavé laboratorní zdroje.
- Změřit provozní vlastnosti různých neřízených diodových usměrňovačů. Popsat změřené oscilografické průběhy proudů a napětí. Změřit zvlnění výstupního napětí a proudu.
- Změřit pulsní měnič pracující v prvním kvadrantu. Popsat změřené oscilografické průběhy proudů a napětí. Analyzovat zvlnění napětí a proudu na zátěži.
- Změřit jednofázový měnič střídavého napětí (stř/stř). Popsat změřené oscilografické průběhy proudů a napětí.
- Analyzovat průběhy napětí v 1-fázovém střídači pracujícím v režimu sinusové PWM.

V numerických cvičeních se student naučí následující dovednosti:
- Vypočítat střední a efektivní hodnotu typických signálů.
- Proudově a napěťově dimenzovat výkonové spínací součástky.
- Spočítat ztrátový výkon výkonové spínací součástky způsobený vedením proudu.
- Spočítat potřebný tepelný odpor chladiče v ustáleném stavu.
- Spočítat činný výkon v různých uzlech stejnosměrných pulsních měničů.
- Navrhnout a dimenzovat řízený usměrňovač. Spočítat v něm napěťové, proudové a výkonové poměry.
- Navrhnout a dimenzovat střídavý měnič napětí. Spočítat v něm napěťové, proudové a výkonové poměry.

Patočka M.: Magnetické obvody Elektronický učební text, FEKT, VUT Brno (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)

Bose, B.K.: Power electronics and AC Drives. Prentice Hall 1986 (EN)
K.Heumann,A.Stumpe:Thyristoren,B.G.Teubner (DE)
Z.Čeřovský,J.Pavelka : Výkonová elektronika 1, skripta ČVUT (CS)