Opis predmeta
a) Močnostna polprevodniška stikala.
Obratovalne lastnosti, statične in dinamične lastnosti močnostnih elementov: dioda, tiristor, GTO, MOSFET, IGBT. Hlajenje polprevodniških močnostnih stikal, tranzientna termična impedanca, termični model hladilnega sistema.
b) Osnovna pretvorniška vezja in njihovo krmiljenje.
Enofazna in večfazna usmerniška vezja z nekrmiljenimi in krmiljenimi stikali, delovanje pri različnih vrstah obremenitev (R, RL in RL z aktivnim virom), delovanje pri zveznem in trganem toku, vpliv prostotečne diode, delovna, jalova in navidezna moč, faktor moči, vpliv impedanc na strani vira, komutacija.
c) Presmerniki
pretvorniki za znižanje in zvišanje napetosti, pretvornik navzdol, pretvornik navzgor, zaporni pretvornik, polmostični in mostični pretvornik, krmiljenje presmernikov.
d) Enofazna in večfazna razsmerniška vezja. razvrstitev pretvornikov, pulzno-širinska modulacija in drugi modulacijski principi.
e) Resonančni pretvorniki, preklapljanje v breztokovnem ali breznapetostnem stanju.
f) pretvorniki večjih moči z neposredno pretvorbo električne energije (ciklokonverter, matrični pretvornik).
g) Pretvorniške naprave v energetiki, pasivne in aktivne kompenzacijske naprave, aktivni močnostni filtri.
Cilji in kompetence
Pri predmetu bo študent pridobil znanja s področja močnostne elektronike, ki jih bo potreboval pri nadaljnjem magistrskem študiju elektrotehnike:
– polprevodniška močnostna stikala in njihove statične in dinamične karakteristike,
– osnovne izvedbe močnostnih stikalnih pretvornikov in njihovo delovanje
– krmiljenje in regulacija polprevodniških pretvornikov.
Po uspešno opravljenem izpitu bodo študenti zmožni:
- opisati delovanje osnovnih vezij na področju močnostne elektronike,
- izračunati pretoke moči in izgube v močnostnih pretvornikih,
- razviti simulacijske modele osnovnih izvedb močnostnih pretvornikov,
- opraviti primerjavo delovanja različnih močnostnih pretvornikov,
- izbrati ustrezen pretvornik za ciljno aplikacijo,
- uporabiti in upravljati pretvornike v napajalnih sistemih in v elektromotorskih pogonih za manjše in večje moči.
Metode poučevanja in učenja
Predavanja, reševanje praktičnih nalog laboratorijske vaje v manjših skupinah (delo pod napetostjo), ki obsegajo sestavljanje in merjenje električnih veličin v različnih obratovalnih stanjih pretvornikov ter izdelava poročil.
Predvideni študijski rezultati
Študent bo lahko načrtoval osnovna vezja na področju močnostne elektronike. Znal bo ovrednotiti in interpretirati vrednosti izmerjenih veličin. Sposoben bo reševati inženirske izzive na področju močnostne elektronike.
Reference nosilca
1. PETKOVŠEK, Marko, LEBAN, Aleš, NEMEC, Mitja, VONČINA, Danijel, ZAJEC, Peter. Series active power filter for high-voltage synchronous generators = Serijski aktivni močnostni filter za visokonapetostne sinhronske generatorje. Informacije MIDEM, ISSN 0352-9045, Dec. 2013, vol. 43, no. 4, str. 228-234.
2. FLISAR, Uroš, VONČINA, Danijel, ZAJEC, Peter. Voltage sag independent operation of induction motor based on Z-source inverter. Compel, ISSN 0332-1649, 2012, vol. 31, no. 6, str. 1931-1944.
3. KOSMATIN, Peter, MILJAVEC, Damijan, VONČINA, Danijel. A novel control strategy for the switched reluctance generator. Przeglęad Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, 2012, rok 88, no. 7a, str. 49-53.
4. MODRIJAN, Gorazd, PETKOVŠEK, Marko, ZAJEC, Peter, VONČINA, Danijel. Precision B-H analyser with low THD secondary induced voltage. IEEE transactions on industrial electronics, ISSN 0278-0046. [Print ed.], Jan. 2008, vol. 55, issue 1, str. 364-370.
5. PEVEC, Boštjan, BAJEC, Primož, NASTRAN, Janez, VONČINA, Danijel. Optimizacija navorne karakteristike elektronsko komutiranega motorja v hibridnem pogonu = Torque characteristic optimization of brushless DC motor in the hybrid vehicle. Informacije MIDEM, ISSN 0352-9045, sep. 2007, letn. 37, št. 3, str. 182-188.
Temeljni viri in literatura
1. J.Nastran: Močnostna elektronika-interna skripta, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana, 2006
2. N. Mohan: Power Electronics – A first course, John Wiley & Sons, 2012
3. F. Lin Luo, H. Ye: Advanced DC/DC converters, CRC Press, New York 2003
4. N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins: Power Electronics: Converters, Applications and 5. Design, John Wiley & Sons, New York, 1989
6. T. Skvarenina: Power electronics handbook, CRC Press, New York, 2002
7. M. H. Rashid: Power electronics handbook, Academic Press, New York, 2001.
Bodi na tekočem
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana