b) NY KURS (Ange kursnamn, årskurs, önskad läsperiod, schemablocksplacering. Bifoga utkast till kursplan.) Effektelektronik/Power Electronics, åk 5

Transkript

1 LINKÖPINGS TEKNISKA HÖGSKOLA Tekniska fakultetskansliet FÖRSLAG TILL PROGRAMNÄMND INFÖR ÅR 2011 NÄMND/NÄMNDER: DM, EF, MD Förslagsställare (Namn, funktion, Inst/Enhet) Kent Palmkvist, Lektor, ES/ISY FÖRSLAGET GÄLLER: a) EXISTERANDE KURS (Ange kurskod och kursnamn) b) NY KURS (Ange kursnamn, årskurs, önskad läsperiod, schemablocksplacering. Bifoga utkast till kursplan.) Effektelektronik/Power Electronics, åk 5 c) ÄNDRING I EXISTERANDE PROFIL/INRIKTNING (Ange Program och Profil/Inriktning. Bifoga beskrivning över vad förslaget går ut på.) d) NY PROFIL/INRIKTNING (Ange Program och Profilnamn. Bifoga utkast till Profilbeskrivning.) e) ÖVRIGT (Bifoga beskrivning över vad förslaget går ut på.) PROGRAMNÄMNDENS BESKED:

2 FÖRSLAGET I DETALJ: Motivering De flesta elektroniska utrustningar innehåller idag effektelektronik, dels för att driva eventuell ansluten utrustning såsom motorer och belysningar, dels för att leverera lämpliga spänningar till resten av elektroniken. Inte bara nätanslutna utrustningar behöver spänningskonvertering, utan även batteridrivna applikationer behöver konvertera en variabel inspänning till en fix matningsspänning. Det är dessutom allt vanligare att elektroniken kräver multipla matningsspänningar, vilka i många fall ska vara justerbara under drift. Detta för att kunna reducera effektutvecklingen genom att stänga av eller sänka matningsspänningen vid inaktivitet. Exempelvis produceras ett tiotal olika matnings-spänningar för att driva en modern PC. Switchade spänningskonverterare ersätter allt mer den klassiska linjärregleringen. Detta för att minska energiförlusterna, vilket reducerar kravet på kylningen av elektroniken. Detta är också en viktigt bidrag till att nå dagens miljömål med energisnål elektronik (t ex EU:s krav på maximal strömförbrukning för digitaltv-boxar). Att förstå hur dessa konverterare och drivsteg fungerar är därför viktigt för de flesta studenter som inriktar sig mot elektronik av någon form, inklusive elektroniskt kontrollerade system. Funktionen hos dessa konverterare påverkar brusnivåer i matningsspänningar, störningar på nätspänning mm. Kursen kommer att behandla olika kretslösningar för att transformera spänningar både i amplitud och frekvens (inklusive DC). Även dessa kretsars dynamiska beteende kommer analyseras. Spänningskällor såsom batterier och solceller kommer att beskrivas. Även funktion och begränsningar hos halvledare såsom effektdioder, effekttransistorer och

3 tyristorer kommer behandlas. I samband med detta kommer även modellering och design av kylning av elektronik att beröras. En stor del av kursen kommer behandla DC-DC omvandlare såsom buck och boost konverterare. Detta gäller både principiell funktion, arbetsområden, och reglering. Kursen kommer bestå av 10 föreläsningar, 10 lektioner, samt 2 dator-laborationer. Se bifogat förslag till kursplan.

4 Förslag till kursplan Effektelektronik 4 p/6 hp /Power Electronics/ För: Y, D, EL, M Prel. schemalagd tid: 48 Rek. självstudietid: 112 Utbildningsområde: Teknik Ämnesgrupp: Elektroteknik Huvudområde: Elektroteknik Fördjupningsnivå (A-D): C Utbildningsnivå (G1, G2, A): A Mål: Kursens mål är att ge studenten kunskap om principer för effektelektronik såsom spänningsomvandling och effektstyrning. Efter genomförd kurs skall studenten kunna: beskriva funktionen hos vanliga halvledare för effektstyrning känna till drivkretsar och skyddskretsar för effektstyrning beskriva och modellera termiska effekter beskriva olika pulsbreddsmoduleringsprinciper förklara och analysera funktionen och driftmoder hos DC-DC omvandlare analysera effektförstärkare (klass A, B, C, D) beräkna vågformer i DC-DC, AC-DC och DC-AC omvandlare beskriva reglering av DC-DC omvandlare Förkunskaper: Kretsteori Organisation: Kursen består av föreläsningar, lektioner samt laborationer. Kurslitteratur: Fundamentals of Power Electronics, 3rd ed. R. W. Erickson, D. Maksimovic, Springer 2001, alternativt Power Electronics, Converters, Applications, and design, N. Mohan, T M Undeland, W P Robbins, Wiley, 2003 Examination TEN1 Skriftlig tentamen (U,3,4,5) 5 hp LAB1 Laborationskurs (U,G) 1 hp

5 Undervisningsspråk Engelska Institution: ISY Studierektor: Tomas Svensson, ISY Examinator: Kent Palmvist, ISY Kurshemsida: Ansvarig programnämnd: EF Kursupplägg Föreläsning 1 Kursinformation, Introduktion, Effektutveckling, kylning Föreläsning 2 Halvledarkomponenter för effektkretsar Tyristor, solceller Småsignalschema Föreläsning 3 Switchimplementation AC till DC, likriktare Föreläsning 4 DC till AC, inverterare Föreläsning 5 DC till DC, effektförstärkare, linjär reglering Föreläsning 6 DC till DC, switchbaserade: Boost, buck, flyweel, buck-boost, cuk strukturer Rippel, Effektivitet Föreläsning 7 DC till DC, operationsmoder Föreläsning 8 DC till DC, styrning, skydds och drivkretsar Föreläsning 9 Power supply applications, multi voltage Föreläsning 10 Motorstyrnig, asynkron och synkron-motor Laborationer 1. Matlab simulering och analys av PWM 2. Spice simulering av DC-DC omvandlare