BME VIK - Teljesítményelektronika és villamos hajtások

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

Teljesítményelektronika és villamos hajtások

A tantárgy angol neve: Power Electronics and Electric Drives

Adatlap utolsó módosítása: 2019. december 13.

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,

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 rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

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. Térvektor modulációval kiegészített közvetleny nyomatékszabályozás.
12.	Állandómágneses szinkrongépek felépítése. Szinuszmezős (PMSM) motorok mezőorientált szabályozása és szinuszos kommutációja.
13.	Fordulatszámnélküli (sensorless) hajtások, indukciós és szinkron gépes hajtásokban alkalmazott becslő algoritmusok felépítése, működése
14.	Villamos motorok kiválasztása, négynegyedes hajtás felépítése, 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 óra	42
Félévközi készülés órákra	10
Felkészülés zárthelyire	32
Házi feladat elkészítése	36
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	0
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Stumpf Péter Pál egyetemi docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

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

Teljesítményelektronika és villamos hajtások