LINKÖPINGS UNIVERSITET KURSPLANERING ITN ED Lars Backström 2013-01-28 Kursinformation TNE091 Effektelektronik I Mål Efter genomgången kurs ska studenterna kunna: göra beräkningar på symmetriska och enkla osymmetriska trefasssystem. beskriva olika användningsområden och komponenter för effektelektronik. genomföra beräkningar i anslutning till drift av olika roterande maskiner. genomföra beräkningar för dimensionering av en- och trefastransformatorer samt beskriva trefastransformatorn med ett ekvivalent schema inkluderande läckinduktans och magnetiseringsström. beskriva olika strömriktartopologier och deras för- och nackdelar t.ex. med avseende på övertonsproduktion, nätåterverkan och reaktivt effektbehov. göra effektberäkningar på olika strömriktare. beskriva kommuteringsförloppets påverkan av induktans. beskriva hur kommuteringshack uppstår. beräkna DC-DC-omvandlare av step down och step up-typ. beskriva förloppet vid fyrkvadrantdrift av elmotorer. beskriva och analysera olika DC-AC- omvandlare med olika moduleringsprinciper. beskriva olika typer av flerstegsinvertrar och jämföra dessa med konventionella invertertyper. utföra enklare beräkningar på flerstegsinvertrar. beskriva funktionen hos resonanta omvandlare av vilka fördelar dessa har. analysera olika typer av resonanta omvandlare. beskriva olika typer av switchande strömförsörjningsaggregat med avseende på reglerbar utgång, isolation och flera utgångar. analysera switchade strömförsörjningsaggregats dynamiska egenskaper med hjälp av tillståndsmetodik. Stabilitetsanalys. beskriva olika typer av uninterruptible power supplies med avseende på funktion och fördelar/nackdelar.
beräkna och dimensionera kylflänsar och forcerad kylning av effektelektronikutrustningar. Förkunskaper Kretsteorikurser, halvledarteknik, analog elektronik. Organisation Undervisningen bedrivs i form av storseminarier och laborationer. Kursinnehåll: Trefassystem.Elektriska maskiner; Likströmsmaskinen, asynkronmaskinen, synkronmaskinen, Enfas- och trefastransformatorn. Effekthalvledare och deras halvledarfysik. Klassificering av omriktare. Strömriktare för en- och trefas. Omriktare med induktiva laster. Behov av reaktiv effekt. Effektsamband. Fyrkvadrantdrift av motorer. Kommersiella omriktare och deras industriella användning. DC-choppers och DCDC-omvandlare. DC- Invertrar för DC-AComvandling. Flerstegsinvertrar. Resonanta omvandlare. Strömförsörjningsaggregat och uninterruptible power supplies. Dynamisk beskrivning av switchade strömförsörjningsaggregat. Termiska beräkningar. Termisk resistans och termisk impedans. Kurslitteratur 1/ Mohan, Undeland, Robbins: Power Electronics. Wiley. ISBN: 0-471-42908-2 2/ Lab-PM 3/ Kompletterande material och föreläsningsanteckningar. 1/ säljs i bokhandeln, 2/ och 3/ publiceras på Kursplatsen och distribueras under kursens gång. Examination Skriftlig tentamen 6hp. Hjälpmedel: Beslutas under kursens gång. Kursboken och svar och lösningar till arbetsuppgifter om Effekthalvledare med av examinator påskrivet försättsblad. Tentamen ges första gången 16 mars 2013 kl 8-12. Laborationskursen 1hp. Kurssekreterare: Marie-Louise Gustafsson, tel. 011-363121 Email: margu@itn.liu.se Arb. Rum: TP 6155 Kursansvarig/examinator: Lars Backström, tel. 011-363082, 0705-697232 Email: larba@itn.liu.se Arb. Rum: Tp6165
Laborationsassistent: Kjell Karlsson, tel. 011-363331 Email: kjeka@itn.liu.se Arb.rum: TP 6167 Planering (vissa modifieringar kan uppstå under kursens gång): Kontrollera datum och tider mot schemat. Vecka Avsnitt Kursmaterial 3 SS1 Ti 14 jan Introduktion till kursen. Trefassystemet, översikt. 1/Kap 1, 4 Arbetsuppgifter Effekthalvledare SS2 Ti 15 jan SS3 On 16 jan Trefassystemet 1/Kap 3 Trefasberäkningar 3/Utd material 4 SS4 Må 21 jan SS5 Ti 22 jan SS6 On 23 jan Trefastransformatorn Övningsräkning på trefastransformatorn Halvledarkomponenter för effektelektronik, avstämning under arbetets gång. 3/Utd material 1/ Kap 2+ kap 19-26,, arbetsuppgifter komponenter 5 SS7 Må 28 jan DC-motorn 1/Kap 13 2/Utdelat material SS8 Ti 29 jan Ostyrda likriktare 1/Kap5 SS9 On 30 jan SS10 Fr 1 feb 1515-1700 Övningsräkning Ostyrda likriktare 1/Kap 5 Styrda likriktare 1/Kap 6
6 SS11 Må 4 feb Övningsräkning Styrda likriktare och DCdrifter 1/Kap13 SS12 Ti 5feb DC-DC-omvandling och DC-choppers 1/Kap 7,13 SS13 On 6 feb Övningsräkning DC-DC omvandlare och DC-choppers 1/Kap7,13 SS14 Fr 8 feb 1515-1700 TP43 Asynkronmotorn 1/Kap 14 7 SS15 Må 11 feb Asynkronmotorn. Synkronmotorn. Teori och exempel. 1/Kap 15 LA2(4h) Ti12 feb 0815-1200 TP4027 SS16 On 13 feb DC-motorn. Tyristorkoppling. 2/ Invertrar och frekvensomriktare 1/ Kap 8,9,14,15 9 SS17 Må 25 feb Termiska effekter 1/ Kap 29 SS18 Ti 26 feb 10 Klassificering av frekvensomriktare. Reglerteknisk skiss av modellering och reglering av switchkonvertrar. Sammanfattning. Utblick till kurs II 1/10, 14,15 LA3(4h) 4 mar 1315-1700 TP4027 Asynkronmotorn 2/ I kursens slutskede kommer troligen ett extra 2h-pass att läggas in med gästföreläsare från ABB där frekvensomriktare behandlas. Preliminärt program blir: ABB idag Frekvensomriktare, funktion,utförande mm Energieffektiva motorer, regelverk mm Nyheter inom området, trender mm
Möjligen kommer också ett studiebesök att tillkomma om det fungerar planeringsmässigt. Uppstår svårigheter med detta kan detta studiebesök, och ytterligare ett studiebesök planeras in i kursen Effektelektronik II. Under tiden mellan sista undervisningspasset och tentamen kommer examinator att anslå en tid för att komma och ställa frågor i samband med studierna. Denna tid anslås närmare kursens slut.