Detail předmětu

Výkonová elektronika

FEKT-MPC-AVEAk. rok: 2024/2025

Obsah výukových bloků (přednášky a jim odpovídající cvičení):

  1. Veličiny v elektromagnetismu (magnetický tok, magnetická indukce, spřažený magnetický tok, magnetické napětí magnetický odpor a magnetická vodivost, permeabilita, intenzita magnetického pole, indukčnost), jejich vzájemné matematické vztahy a fyzikální význam. Zákony platné v elektromagnetismu (Hopkinsonův, Ampérův, Faradayův indukčnízákon).
  2. Porozumění vztahům elektrických a magnetických veličin ideální/reálné cívky, praktické důsledky platnosti Faradayova indukčního zákona, proudové a napěťové napájení cívky - důležité souvislosti.
  3. Detailní rozbor napěťového transformátoru.
  4. Návrh tlumivky na feromagnetickém jádře se vzduchovou mezerou.
  5. Vztah energie a okamžitého výkonu, definice středního tj. činného výkonu, vztah mechanického výkonu, momentu a otáček, vztah elektrického výkonu, napětí a proudu.
  6. Činný výkon odebíraný ze zdroje konstantního napětí časově proměnným proudem, ze zdroje konstantního proudu s časově proměnným napětím, ztrátového výkonu na diodě vedením časově proměnného proudu, ztráty vedení na tranzistoru MOSFET a IGBT.
  7. Statické a dynamické vlastnosti a použití výkonových spínacích tranzistorů MOSFET a IGBT, statické a dynamické vlastnosti výkonových diod, objasnění nutnosti použití ultrarychlých diod v tranzistorových měničích.
  8. Analýza zapínacího a vypínacího děje výkonového tranzistoru.
  9. DC/DC snižující měnič pracující v 1. kvadrantu, popis, vysvětlení principu a souvislostí, matematická analýza, zvlnění proudu, proudové a tepelné namáhání výstupního kondenzátoru, zvlnění výstupního napětí, problematika spínacího kmitočtu, PWM, ztrát a dalších souvislostí.
  10. DC/DC měnič pracující v 1. a 2. kvadrantu, vysvětlení zvyšujícího principu, motorický a generátorický chod stroje (elektromotoru), rekuperační brždění.
  11. Jednofázové a trojfázové střídače, řídicí algoritmy, sinusová PWM a algoritmy jejího vytváření.
  12. Princip zpětnovazební regulace, popis soustavy pomocí přenosových funkcí, Bodeho kritérium stability.
  13. Vysvětlení účelu, vlastností a porozumění chování (podloženo matematicky) regulátoru typu P, I a PI.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Předmět je ukončen zkouškou po předchozím udělení zápočtu. Zkouška z předmětu je ústní - max. 70 bodů.
Hodnocení numerických a laboratorních cvičení - max. 30 bodů.


Učební cíle

Cílem předmětu je pochopení základních fyzikálních principů a matematicky popsaných souvislostí potřebných v technice pulzních měničů (včetně elektromagnetismu). Dále porozumění činnosti základních typů DC/DC a DC/AC resp. AC/DC měničů. Součástí je i porozumění souvislostem týkajícím se zpětnovazební regulace.


Základní literatura

Chee-Mun Ong: Dynamic Simulation of Electric Machinery. Prentice-Hall, 1998. (CS)
Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv. II. (CS)
Patočka M.: Vybrané statě z výkonové elektroniky, sv.I. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-AAE-P magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Praktické cvičení

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor