Engelska
Svenska

Varje vårtermin

Syftet med kursen är att ge en orientering om egenskaperna hos moderna halvledarkomponenter och passiva komponenter som används för kraftelektroniska omvandlare. Kursen ger också förståelse rörande funktionen hos kraftelektroniska omvandlare som likriktare, switchade nätaggregat, växelriktare för motorstyrning och högspänd likström (HVDC) överföring. Kursen ger kunskaper rörande reglering av kraftelektroniska omvandlare i allmänhet och även i speciella tillämpningar där kraftelektronik används som elektromekaniska drivsystem, såsom roterande elektriska maskiner, linjärmotorer, högtalare, osv. Kraftelektronik i kraftsystemtillämpningar är ett annat område som också behandlas i kursen, där speciellt aktiva nätfilter och transistorbaserad HVDC undersöks. Projektarbetena syftar till att ge ett aktivt kunnande inom simulering, experimentellt arbete och utvärdering av kretsar och system inom området kraftelektronik.

• Föreläsningar:
Switchade nätaggregat, principerna för forward- och flyback-omvandlare. Likriktare och växelriktare. Modulation av kraftelektroniska effektomvandlare. Reglering av kraftelektroniska effektomvandlare. Elektriska maskiner. Regleralgoritmer för position, varvtal, moment, flöde och ström härleds baserat på dynamiska modeller av elektriska maskiner och modulationsmetoder för kraftelektroniska effektomvandlare. Nätanslutna kraftelektroniska effektomvandlare: aktiva nätfilter, HVDC överföring samt transistorbaserad HVDC överföring. Förnyelsebara energisystem. Komponenter: Dioder, bipolära krafttransistorer, fälteffektkrafttransistorer (MOSFET), insulated gate bipolar transistors (IGBT), tyristorer, släckbara tyristorer samt passiva komponenter för kraftelektroniska kretsar. Egenskaper, begränsningar, driv- och skyddskretsar diskuteras för respektive komponent. Förlustuppskattningar (beräkningar) och kylning av kraftelektroniska komponenter och apparater.
• Simuleringar:
Analys av komponenter och byggblock i det switchade nätaggregatet och transistorfullbryggan som även undersöks experimentellt vid laborationer. Simuleringsprogrammet som används är ett kommersiellt tillgängligt programpaket för simulering av kraftelektronik.

• Hemuppgifter:
6 hemuppgifter bestående av beräknings- och simuleringsarbete täcker kursinnehållet med avseende på elektriska maskiner och reglering av elektriska drivsystem. Övningstimmarna används för handledning av dessa hemuppgifter.

• Laborativt arbete:
Praktiska aspekter på kraftelektronisk reglering av elektriska drivsystem framhålls vid ett flertal laborationstillfällen och simuleringsövningar. Experimentell utvärdering av funktionen och specification för ett switchat nätaggregat och en transistorfullbrygga.

• Projekt:
En rapport rörande praktiska aspekter på kraftelektronisk reglering av elektriska drivsystem inklusive resultat baserade på hemuppgifterna. En rapport rörande simulering och experimentell utvärdering av funktionen och specifikation för ett switchat nätaggregat och en transistorfullbrygga. Totalt två rapporter.

enskilt och skriftligt kunna analysera och förstå kraftelektroniska kopplingar,
enskilt och skriftligt kunna analysera modulationsmetoder (bärvåg och toleransband) för kraftelektroniska omvandlare, enskilt och skriftligt kunna analysera modeller av elektriska maskiner lämpliga för att härleda ström-, moment och varvtalsregulatorer.

uppskatta halvledarförlusterna hos switchande kraftelektroniska effektomvandlare,
formulera modeller av elektriska maskiner lämpliga för att härleda ström-, moment och varvtalsregulatorer,
härleda och implementera ström-, moment- och varvtalsregulatorer för elektriska drivsystem i digitala signalprocessorer.

enskilt kunna välja komponenter för kraftelektroniska effektomvandlare baserat på ström- och spänningsnivå samt switch-frekvens,
enskilt kunna bedöma egenskaperna hos ett elektriskt drivsystem i jämförelse med andra, icke-kraftelektroniska alternativ.

Föreläsningar

Laborationer

övningar

Skriftlig tentamen

Inlämningsuppgifter

För slutbetyg fordras godkända laborationer och simuleringar som redovisas fortlöpande i rapportform. Individuell skriftlig tentamen (5 tim) av problemlösningstyp med insprängda teorifrågor vid kursens slut.

Underkänd, godkänd

ESSF01 Analog elektronik, ESS030, ESSF20 Komponentfysik, ESSF15 Elenergiteknik (E) eller MIE012, EIEF35 Elektroteknikens grunder (M) samt FRT010, FRTF05 Reglerteknik, Allmän kurs.

 

Alaküla M, Karlsson P: Kompendium i Power Electronics – Devices, Circuits, Control and Applications. IEA, LTH.

Kursen ges på begäran på engelska

EIEN25F

2019-03-13

Professor Thomas Johansson