Kursplan för

Kraftelektronik - komponenter och omvandlare
Power Electronics - Devices and Converters

EIEN55F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Vårterminen 2023
Beslutad av: Maria Sandsten
Datum för fastställande: 2022-12-07

Allmänna uppgifter

Avdelning: Industriell elektroteknik och automation
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskod: EIEN55
Undervisningsspråk: Engelska, svenska

Syfte

Syftet med kursen är att ge kunskaper om dimensionering och användning av moderna halvledarkomponenter och relaterade passiva komponenter i deras tillämpningar i kraftelektroniska omvandlare. Lärandet omfattar mekanisk, elektrisk och termisk dimensionering av såväl halvledarkomponenter som induktorer och kondensatorer, samt modellering av deras livslängd givet en viss termisk och elektrisk cykling. Vidare ger kursen kunskaper om principer för modulation, ström- och spänningsreglering för olika omvandlartyper. Kursen ger förståelse för tillämpningar av kraftelektroniska omvandlare såsom switchade nätaggregat, motordrivsystem, solcellsomvandlare, elfordonsladdare mm. Vidare studeras kraftnätstillämpningar såsom "Unified Power Flow Controllers" (UPFC), aktiva nätfilter, högspänd likström (HVDC) mm. Lärandet består av föreläsningar, räkneövningar, simuleringsarbete och labarbete där simuleringar och laborationer är tätt kopplade.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

Kursinnehåll

Föreläsningar och räkneövningar Komponenter: Dioder, transistorer (BJT, IGBT, MOSFET), material (kisel, kiselkarbid), induktorer, kondensatorer, sensorer (ström, spänning). Funktion, mekanisk och termisk design, åldring. Kopplingar: Driv- och skyddskretsar. Olika bryggor såsom 1Q, 2Q och 3-fas 2- och multinivåomvandlare. Parasitiska komponenter, lastströmmar och jordströmmar. Modulation och reglering: Bärvågsmodulation, samplad strömreglering, toleransbandsreglering av ström, spänningsreglering. Tillämpningar: Switchade nätaggregat, motordrivsystem för lik- och växelströmsmotorer, solcellsomvandlare, elfordonsladdare, "Unified Power Flow Controllers" (UPFC), aktiva nätfilter, högspänd likström (HVDC). Simuleringsuppgifter och laborationer Primärswitchade nätaggregat. 4-kvadrant omvandlare. Modulation med fix och slumpad frekvens. Återkopplad strömreglering. 3-fas spänningsgenerering för 230 V 3-fas. Dessa laborationer förbereds genom simuleringsarbete vilket rapporteras som en hemuppgift före laborationen. Efter laborationen skrivs en rapport där simuleringar och mätningar jämförs.

Kurslitteratur

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

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, laborationer, övningar

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig tentamen, skriftlig rapport, 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.
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator: Professor Mats Alaküla

Antagningsuppgifter

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

Övrig information

Kursen överlappar följande kurser: EIE023, EIE015, EIEN25. Kursen får inte ingå i examen tillsammans med ETEF10

Kurstillfällesinformation

Startdatum: 2024-01-15. Startdatumet är ungefärligt.
Slutdatum: 2024-03-17
Kursfart: Helfart

Anmälningsinformation

Anmälan via mail till kursansvarig

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvarig: Mats Alaküla <mats.alakula@iea.lth.se>
Hemsida: http://www.iea.lth.se/kel/


Fullständig visning