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

5

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 (cs)

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz