Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Teljesítményelektronika és villamos hajtások

    A tantárgy angol neve: Power Electronics and Electric Drives

    Adatlap utolsó módosítása: 2019. szeptember 17.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mechatronikai mérnök szak, MSc képzés 

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIAUM036   2/1/0/f 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Stumpf Péter Pál, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
    A tantárgy tanszéki weboldala www.aut.bme.hu
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Stumpf Péter Pál egyetemi docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Villamosságtan, Elektronika

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM (Training.Code=("5N-A7") VAGY Training.Code=("5N-M7"))

    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 tantárgy oktatásának célja elméletileg jól megalapozott és gyakorlatorientált ismeretanyag átadása a teljesítményelektronikai átalakítók és a szabályozott villamos hajtások területéről. Bemutatásra kerülnek a teljesítményelektronikában használt korszerű félvezető elemek, a legfontosabb egyenáramú átalakító topológiák, illetve szerepet kapnak az egy- és háromfázisú kettő illetve többszintű feszültséginverterek működése és azok modulációs technikái. A tárgyban az indukciós gépek mezőorientált és közvetlen nyomatékszabályozása mellett hangsúlyos szerepet kapnak az állandómágneses szinkrongépek (PMSM, BLDC) zárt hurkú szabályozási módszerei is. A tárgyban négynegyedes hálózatbarát hajtások párhuzamos üzemével is megismerkednek a hallgatók.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    Az előadások tematikája:

    Hét

    Előadás anyaga

    1.

    Korszerű (szilícium és széles tiltott sávú) teljesítményelektronikai félvezető eszközök felépítése és működése, kapcsolási és vezetési veszteségek meghatározása, meghajtó áramkörök

    2.

    Galvanikusan nem elszigetelt egyenáramú átalakítók (Buck, Boost, Buck/Boost, Sepic) felépítése és működése, induktivitás nélküli (charge pump) áramkörök, H-híd

    3.

    Galvanikusan elszigetelt egyenáramú átalakítók (Flyback, Forward, Push-Pull) felépítése és működése

    4.

    Rezonáns egyenáramú átalakítók alapjai

    5.

    Térvektor definíciója. Kétszintű egy és háromfázisú feszültséginverter felépítése és működési elve, térvektor és vívőfrekvenciás ISZM módszerek

    6.

    Többszintű feszültséginverterek (NPC, CHB, FC) felépítése és működési elve, modulációs technikák

    7.

    Feszültséginverterek hálózat oldali működése, AC/DC átalakítók

    8.

     Konverterről táplált egyenáramú motor. Egyenáramú motor fordulatszámszabályozása alárendelt áramszabályozással: blokk diagram, hatásvázlat, szabályzó tervezésének lépései.

    9.

    Szabályozott váltakozóáramú hajtás alapjai. Indukciós gépek U/f és Ψ1=áll. vezérlése és skalár fordulatszámszabályozása.

    10.

    Indukciós motorok mezőorientált szabályozása: helyettesítő kapcsolási vázlat, térvektoros alapegyenletek, megvalósítás, blokk vázlat.

    11.

    Indukciós gépek közvetlen nyomatékszabályozása, fluxusszektorok, kapcsolótábla.

    12.

    Állandómágneses szinkrongépek felépítése. Szinuszmezős (PMSM) motorok mezőorientált szabályozása és szinuszos kommutációja. Kefenélküli egyenáramú motorok (BLDC) működése és szabályozása

    13.

    Fordulatszámnélküli (sensorless) hajtások, indukciós és szinkron gépes hajtásokban alkalmazott becslő algoritmusok felépítése, működése

    14.

    Négynegyedes hajtás felépítése, hálózat oldali konverter szabályozása, Modell prediktív szabályozás alapjai

     

    Az önálló gyakorlati foglalkozások az előadásoknak megfelelő tematikával, példákon keresztül segítik elő az ismeretek alkalmazását és készségszintű elsajátítását. A csoportmunka-készségek fejlesztését szolgálja a kizárólag csoportosan elkészíthető házi feladat (projekt). A félév során az elméleti anyaghoz kapcsolódó három fakultatív mérésre van lehetőség, ami pluszpontok megszerzését teszi lehetővé.


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

    Előadás, gyakorlat

    10. Követelmények

    a)      Az ismeretek átfogó és részletes áttekintését a szorgalmi időszak alatt 2 alkalommal, az évfolyam terhelési táblázata szerinti időpontban íratott nagy zárthelyivel mérjük. A két zárthelyi dolgozaton 40-40 pont szerezhető és mindkét zárthelyit minimum 40%-os eredménnyel kell megírni.  

    b)      A csoportosan elkészíthető házi feladat (projekt) dokumentációjának beadási határideje a szorgalmi időszak vége. A házi feladattal 20 pont szerezhető.

    c)      A gyakorlatok legalább 70%-án kötelező a részvétel. Az elmulasztott gyakorlatok nem pótolhatók.

     

    A félév során összesen 100 pont szerezhető. Az elért pontszám alapján az alábbiak szerint történik az érdemjegy megadása:

                  0-39 pont      elégtelen (1)

                40-55 pont      elégséges (2)

                56-70 pont      közepes (3)

                71-85 pont      jó (4)

                86-100 pont    jeles (5)

    11. Pótlási lehetőségek

    A projekt feladatot a szorgalmi időszak végéig be kell adni, annak pótlása a pótlási időszakban lehetséges. A pótlási időszak a kétciklusú képzésben az ún. pótlási hét (a szorgalmi időszak vége és a vizsgaidőszak kezdete közötti hét), az ötéves képzésben a vizsgaidőszak első 3 hete (ld. TVSZ 16. § (2)).

    A zárthelyik pótlására a pótlási időszakban van lehetőség. A két zárthelyi csak összevontan pótolható.

    12. Konzultációs lehetőségek

    Igény szerint előadóval egyeztetve.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    ·         Előadásanyag, tantermi gyakorlatok segédletei

    ·         Bogdan M. Wikamowski and J. David Irwin (editors): Power electronics and motor drives, CRC Press, 2011, ISBN 9781439802854

    ·         N. P. Quang, J.-A. Dittrich: Vector Control of Three-Phase AC Machines, Springer, 2008, ISBN: 9783540790280

    ·         Digital Control in Power Electronics, Morgan & Claypool, 2006, ISBN: 9781598291124

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra10
    Felkészülés zárthelyire32
    Házi feladat elkészítése36
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
    Vizsgafelkészülés0
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Stumpf Péter Pál egyetemi docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék