Teljesítményelektronika

A tantárgy angol neve: Power Electronics

Adatlap utolsó módosítása: 2006. július 1.

Tantárgy lejárati dátuma: 2015. január 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Gépészmérnöki Kar

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIAU0119   2/0/0/v 3 1/1
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Nagy István,
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék

Dr. Járdán R. Kálmán

Egyetemi docens

Automatizálási és Alkalmazott Informatikai

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Villamos gépek és mérések

Elektronika

Mechatronika

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
TárgyEredmény( "BMEVIAU0113" , "jegy" , _ ) >= 2

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
7. A tantárgy célkitűzése

A hallgatók megismertetése a teljesítmény félvezető elemekkel, alapvető teljesítményelektronikai kapcsolásokkal és azok alkalmazásával olyan mélységig, hogy felhasználókként képesek legyenek a berendezések, kapcsolások működésének megértésére, mérésére, hiba megállapítására és kiválasztási, üzemeltetési feladatok elvégzésére.

8. A tantárgy részletes tematikája

Bevezetés 2 óra

A teljesítményelektronika tárgyköre, alkalmazása, gazdasági jelentősége.

Elemek 2 óra

A teljesítményelektronika félvezető elemei. Dióda (gyors, normál, Schottky), Tirisztor, GTO, MOSFET, IGBT, MCT. Teljesítmény integrált áramkörök (Smart Power Devices).

Egyenirányítás 4 óra

Diódás egyenirányítók, vezérelt egyenirányítók. Kapcsolások, üzemmódok, az áramköri elemek és a terhelés hatása, fedési jelenség, üzemmódok. A kimenő feszültség hullámossága, harmonikus analízis. Egy és többfázisú kapcsolások. Vezérlő áramkörök elvi felépítése és működése.

DC/DC átalakítók 4 óra

A konverterek osztályozása. Feszültség csökkentő, növelő és csökkentő-növelő típusú konverterek, Cuk konverter. Teljes híd kapcsolás. Impulzusszélesség moduláció (PWM) elve, a konverterek vezérlése, gyakorlati megvalósítása. Átviteli függvények, kimeneti feszültség analízise, szűrőkörök, üzemmódok. A teljesítmény áramlás iránya, egy kettő és négynegyedes konverter típusok. Alkalmazási példák.

AC/AC átalakítók 2 óra

Fázisszög szabályozás: egy és háromfázisú kapcsolások, fél és teljeshullámú vezérléssel, R-L terheléssel. Ciklokonverter: egy és háromfázisú kapcsolások, felharmonikus tartalom csökkentése. Kimeneti feszültség szabályozása impulzusszélesség szabályozással.

Mátrix konverter: egy és háromfázisú kapcsolási elrendezések. Működési módok, analízis, vezérlés. Alkalmazási példák. Előnyök, hátrányok.

DC/AC konverterek 4 óra

Egy és háromfázisú hídkapcsolások működése, a kimenőfeszültség amplitúdójának és frekvenciájának szabályozása. Impulzusszélesség szabályozási megoldások. Bipoláris és unipoláris moduláció, hiszterézises áram és feszültségszabályozás. Áram és feszültségforrás jellegű inverterek. Alkalmazások: villamos hajtások, szünetmentes áramforrások.

Rezonáns konverterek 4 óra

Soros- párhuzamos és E osztályú konverterek. Zérus feszültségre (ZVS) és zérus áramra kapcsoló (ZCS) konverterek. Inverterek rezonáns közbenső áramkörrel.

Elektromágneses kompatibilitás (EMC) 2 óra

Felharmonikus áram és feszültség összetevők, ezek hatása. Torzítási tényező (THD). Passzív és aktív harmonikus szűrés. Elektromágneses interferencia (EMI) és elektromágneses kompatibilitás (EMC). Vezetett és sugárzott zajok. Szűrőkörök. Tranziens túlfeszültség és túláram védelem, megoldási módok.

Alkalmazások 4 óra

Egyenáramú tápegységek, lineáris és kapcsolóüzemű megoldások. Hálózatkondicionálás. Szünetmentes áramforrások. Villamos hajtásszabályozás. Nagyfeszültségű egyenáramú energiaátvitel (HVDC). Meddő teljesítmény kompenzáció. Indukciós hevítés. Villamos ívhegesztés. Megújuló energiaforrások alkalmazása. Villamos energia tárolás. Háztartási, orvosi, katonai alkalmazások.

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

2 óra előadás

10. Követelmények

a. A szorgalmi időszakban: az órarend szerinti foglalkozásokon való részvétel

  1. A vizsgaidőszakban: érdemjegy megajánlás a vizsgaidőszakban írt vizsgadolgozat alapján történik. A dolgozatírás időtartama 90 perc és az elérhető pontszám 100. Eredménytelen a dolgozat, ha a megszerezhető pontszámnak legalább a 40%-át nem érte el, illetve a pontszámtól függetlenül is eredménytelen, ha két vagy több feladatra 0 pontszámot kap.

Érdemjegy megajánlás az elért pontszámok alapján.

0- 39 elégtelen (1)

40 –55 elégséges (2)

56 – 70 közepes (3)

71 – 85 jó (4)

86 – 93 jeles (5), szóbelin megerősítve

94 – 100 jeles (5)

c. Elővizsga: nincs

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Ajánlott irodalom: Nagy I. (mk)

Simonyi K.: Villamosságtan, Akadémiai Kiadó, Bp. 1973.

Elektrotechnika Példatár, Műegy. K., Bp.

13-15.fej., Analóg Elektr., 1995, 541079 sz.

12. fej., Egyenáramú hajtások,

15. fej, Aszinkron hajtás

16. fej., Teljesítményelektronika, 541087 sz.

17. fej., Digitális elektronika, 1996, 545022 sz.

20. fej., Energetika, 1997, 55027 sz.

Nagy I. - Megyeri J.: Analóg elektronika, Műegy. K., Bp., 1996, 541081 sz.

Halász Sándor: Automatizált villamos hajtások I., Tankönyvkiadó, Bp., 1990

U. Tietze-Ch. Schenk: Analóg és digitális áramkörök, Műszaki K., Bp., 1993

D. Barnaal: Analog and Digital Electronics for Scientific Application. Breton Publishers, 1982, OMK.

N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins: Power Electronics. John Wiley&Sons, 1995.

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Járdán R. Kálmán

Egyetemi docens

Automatizálási és Alkalmazott Informatikai

VIAU0119