Modul F: Elektronske napajalne naprave

Opis predmeta

Uvod v visokofrekvenčne stikalne pretvornike, osnovne delitve pretvornikov ter pregled temeljnih pojmov; Kvazi-stacionarno delovanje DC/DC pretvornikov (analiza Vs in As ravnotežja, ojačenje vezja, valovitost izhodnih veličin); Obravnava krmilnih in regulacijskih postopkov namenjenih vodenju pretvornika (PWM, phase-shift PWM, DTM, histerezni regulator); Obravnava malo-signalnega modela DC/DC pretvornika (prenosna funkcija, delovanje s trganim in ne-trganim tokom); Obravnava osnovnih komponent (močnostni tranzistorji, prožilna in razbremenilna vezja) in obravnava postopkov njihovega načrtovanja; Obravnava DC/AC pretvornikov za pogon električnih motorjev in za uporabo v sistemih brezprekinitvenega napajanja (UPS) ter fotovoltaičnih sistemih (analiza delovanja, modulacijski principi, harmonski spekter); Obravnava povratnih učinkov naprav na vir napetosti in breme (ukrepi aktivnega in pasivnega filtriranja, faktorji kakovosti izhodnih veličin); Obravnava osnovnih pojmov elektromagnetne kompatibilnosti (izvori in načini razširjanja motenj) in ukrepov (načrtovanje tiskanine pretvornika, kriteriji izbire in izračun elektronskih komponent) za zmanjšanje EM motenj.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 2. stopnja

Cilji in kompetence

Cilj predmeta je študentu posredovati znanje s področja naprav, ki pretvarjajo električno energijo z visokimi stikalnimi frekvencami. Študent spozna topologije naprav in njim pripadajoče podenote, ki so neobhodne za zanesljivo in varno obratovanje. Predmet poda detajlnejši vpogled v delovanje in znanja za načrtovanje stikalnih napajalnih sistemov od izbire močnostnih elementov do njihove optimizacije. Študent spozna osnovne postopke in veljavnost poenostavitev pri izpeljavi matematičnih modelov, pomembnost parazitnih lastnosti vgrajenih komponent in ukrepe za odpravo in zmanjšanje povratnih vplivov na okolico pretvorniške naprave.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, laboratorijske vaje, vodeno projektno delo. Del pedagoškega procesa bo izveden s pomočjo IKT tehnologij in možnosti, ki jih ponujajo.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:

razviti matematični model DC/DC in DC/AC pretvornikov v kvazistacionarnem delovanju in razviti prenosno funkcijo malo-signalnega modela,
opisati vlogo sestavnih komponent,
analizirati delovanje na podlagi izmerjenih potekov tokov in napetosti,
izračunati obremenitev (tok, napetost, moč) posamezne komponente,
razložiti učinke realnih lastnosti komponent na delovanje pretvornika (vpliv parazitnih induktivnosti in kapacitivnosti)
argumentirati ukrepe za odpravo in zmanjšanje povratnih vplivov pretvornikov na vir napetosti, breme in sosednje naprave.

Temeljni viri in literatura

M. Milanovič: Uvod v močnostno elektroniko, učbenik, Univerza v Mariboru, Fakulteta za Elektrotehniko računalništvo in informatiko, Maribor, 1997.
P. Zajec: Interna skripta, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za Elektrotehniko.
B. K. Bose, Power Electronics And Motor Drives: Advances and Trends. Academic Press, 2010.
J. Jacob, Power Electronics: Principles and Applications. Cengage Learning, 2001.
T. L. Skvarenina, The Power Electronics Handbook. CRC Press, 2001.
T. Williams, EMC for Product Designers. Elsevier Science, 2011.