Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Advanced power electronic systems
Tok studiów:
2013/2014
Kod:
EEL-2-105-SG-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Smart Grids Technology Platform
Kierunek:
Elektrotechnika
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Angielski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
Hanzelka Zbigniew (hanzel@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Waradzyn Zbigniew (waradzyn@agh.edu.pl)
prof. nadzw. dr hab. inż. Penczek Adam (penczek@agh.edu.pl)
Hanzelka Zbigniew (hanzel@agh.edu.pl)
dr inż. Dziadecki Aleksander (dziadeck@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Stala Robert (stala@agh.edu.pl)
dr inż. Skała Aleksander (skala@agh.edu.pl)
dr inż. Firlit Andrzej (afirlit@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Ma podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu topologii i podstawowych właściwości przekształtników rezonansowych EL2A_W13, EL2A_U13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_U05, EL2A_U15, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W002 Zna aktualne trendy rozwojowe oraz najistotniejsze nowe osiągnięcia z zakresu przekształtników rezonansowych EL2A_W13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_W02, EL2A_U05, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W003 Zna różne topologie czterokwadrantowych przekształtników z miekkim przełączaniem EL2A_W13, EL2A_U13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_U05, EL2A_U15, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W004 Zna zaawansowane algorytmy sterowania układu DVR EL2A_W13, EL2A_U13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_U05, EL2A_U15, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W005 Zna zasadę działania jednofazowego filtru aktywnego sterowanego za pomocą DSP EL2A_W13, EL2A_U13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_U05, EL2A_U15, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W006 Zna różne topologie i algorytmy sterowania trójfazowego filtru aktywnego EL2A_W13, EL2A_U13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_U05, EL2A_U15, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W007 Zna różne topologie interfejsów energoelektronicznych rozproszonych źródeł energii EL2A_W13, EL2A_U13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_U05, EL2A_U15, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_W008 Zna wybrane topologie układów energoelektronicznych dla zasilania sztucznych źródeł światła EL2A_W13, EL2A_U13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_U05, EL2A_U15, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaproponować różne topologie i parametry przekształtników rezonansowych w zależnosci od oczekiwanych charakterystyk układu EL2A_W13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_W02, EL2A_U05, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_U002 Potrafi przygotować opracowanie zawierające omówienie wyników uzyskanych w ramach pomiarów oraz ich interpretację EL2A_W13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_W02, EL2A_U05, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U03, EL2A_U14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_U003 Potrafi zaproponować algorytm sterowania laboratoryjnego DVR za pomocą systemu dSPACE, potrafi modelować aktywne układy szeregowe w środowisku Matlab/Simulink EL2A_W13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_W02, EL2A_U05, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U03, EL2A_U14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_U004 Potrafi analizować praktyczne aspekty aplikacji aktywnych, jednofazowych układów do poprawy jakości energii elektrycznej, posiada umiejetność pomiaru podstawowych wskaźników jakości energii elektrycznej EL2A_W13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_W02, EL2A_U05, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U03, EL2A_U14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_U005 Potrafi analizować działanie i sterowanie wielopoziomowego przekształtnika flying-capacitor, orientuje się w problematyce związanej z utrzymaniem napięć na kondensatorach poziomujących przekształtnika flying-capacitor EL2A_W13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_W02, EL2A_U05, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U03, EL2A_U14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
M_U006 Potrafi analizować wybrane układy zasilania lamp LED, lamp fluorescencyjnych, lamp wyładowczych oraz żarowych EL2A_W13, EL2A_W09, EL2A_W08, EL2A_W02, EL2A_U05, EL2A_U02, EL2A_W14, EL2A_U03, EL2A_U14, EL2A_U06, EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium,
Egzamin
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialnosci za własna pracę, potrafi pracować indywidualnie i w zespole, potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniajacy dotrzymanie terminów EL2A_K02 Zaliczenie laboratorium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Inne
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
E-learning
Wiedza
M_W001 Ma podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu topologii i podstawowych właściwości przekształtników rezonansowych + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna aktualne trendy rozwojowe oraz najistotniejsze nowe osiągnięcia z zakresu przekształtników rezonansowych + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna różne topologie czterokwadrantowych przekształtników z miekkim przełączaniem + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna zaawansowane algorytmy sterowania układu DVR + - + - - - - - - - -
M_W005 Zna zasadę działania jednofazowego filtru aktywnego sterowanego za pomocą DSP + - + - - - - - - - -
M_W006 Zna różne topologie i algorytmy sterowania trójfazowego filtru aktywnego + - + - - - - - - - -
M_W007 Zna różne topologie interfejsów energoelektronicznych rozproszonych źródeł energii + - + - - - - - - - -
M_W008 Zna wybrane topologie układów energoelektronicznych dla zasilania sztucznych źródeł światła + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi zaproponować różne topologie i parametry przekształtników rezonansowych w zależnosci od oczekiwanych charakterystyk układu + - - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi przygotować opracowanie zawierające omówienie wyników uzyskanych w ramach pomiarów oraz ich interpretację - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi zaproponować algorytm sterowania laboratoryjnego DVR za pomocą systemu dSPACE, potrafi modelować aktywne układy szeregowe w środowisku Matlab/Simulink - - + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi analizować praktyczne aspekty aplikacji aktywnych, jednofazowych układów do poprawy jakości energii elektrycznej, posiada umiejetność pomiaru podstawowych wskaźników jakości energii elektrycznej + - + - - - - - - - -
M_U005 Potrafi analizować działanie i sterowanie wielopoziomowego przekształtnika flying-capacitor, orientuje się w problematyce związanej z utrzymaniem napięć na kondensatorach poziomujących przekształtnika flying-capacitor + - + - - - - - - - -
M_U006 Potrafi analizować wybrane układy zasilania lamp LED, lamp fluorescencyjnych, lamp wyładowczych oraz żarowych - - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialnosci za własna pracę, potrafi pracować indywidualnie i w zespole, potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniajacy dotrzymanie terminów + - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

1. Przekształtniki rezonansowe: klasyfikacja przekształtników rezonansowych; analiza wybranych układów i porównanie ich właściwości; warunki przełączania zaworów energoelektronicznych
2. Przekształtnik czterokwadrantowy z miekkim przełączaniem
3. Zaawansowane algorytmy sterowania układu DVR: wiedza ogólna o zaburzeniach napięcia i możliwości ich kompensacji układami szeregowymi; wiedza o rodzajach, budowie i sterowaniu aktywnymi układami szeregowymi
4. Jednofazowy filtr aktywny sterowany za pomocą DSP: wprowadzenie teoretyczne, prezentacja modelu w programie ISPICE (ew. SIMULINK); prezentacja i omówienie stanowiska laboratoryjnego; pomiary realizowane w trakcie różnych stanów pracy
5. Trójfazowy filtr aktywny: negatywne oddziaływanie nieliniowych, niesymetrycznych, odbiorników na sieć zasilającą; sposoby redukcji negatywnego oddziaływania odbiorników na sieć zasilającą; rodzaje i budowa równoległych filtrów aktywnych; sposoby sterowania równoległymi filtrami aktywnymi; algorytmy sterowania, regulator prądu oraz stabilizator napięcia w obwodzie dc równoległego filtru aktywnego.
6. Interfejsy energoelektroniczne rozproszonych źródeł energii: koncepcje budowy, działania i sterowania wielopoziomowego przekształtnika flying-capacitor, korzyści stosowania wielopoziomowego przekształtnika flying-capacitor, topologie przekształtników bazujących na koncepcji wielopoziomowego układu flying-capacitor, problematyka związana z utrzymaniem napięć na kondensatorach poziomujących przekształtnika flying-capacitor
7. Układy energoelektroniczne dla zasilania sztucznych źródeł światła: budowa wybranych układów zasilania lamp LED, lamp fluorescencyjnych, lamp wyładowczych oraz żarowych, sposoby regulacji dla wybranych układów zasilania lamp LED, lamp fluorescencyjnych, lamp wyładowczych oraz żarowych, najnowsze trendy rozwoju układów zasilania i sterowania

Ćwiczenia laboratoryjne:

1. Falownik jednołącznikowy z przełączaniem ZCS do nagrzewania indukcyjnego; falowniki rezonansowe do nagrzewania indukcyjnego: szeregowy i równoległy – opcja: pomiary oraz obserwacja przebiegów prądów i napięć w falownikach; regulacja mocy; wyznaczanie wybranych parametrów falowników na podstawie uzyskanych wyników pomiarowych.
2. Przekształtnik czterokwadrantowy z miekkim przełączaniem
3. Jednofazowy filtr aktywny
4. Trójfazowy filtr aktywny: budowa układu laboratoryjnego trójfazowego równoległego filtru aktywnego; skuteczność pracy równoległego filtru aktywnego w zakresie redukcji wyższych harmonicznych prądu, eliminacji przesunięcia fazowego oraz symetryzacji prądów; sterowanie układu za pomocą systemu szybkiego prototypowania dSPACE,modelowanie aktywnych układów równoległych w środowisku Matlab/Simulink.
5. Układ DVR
6. Energoelektroniczny interfej źródła energii
7. Energoelektroniczne układy zasilajace źródeł światła

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 150 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 30 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz
Przygotowanie do zajęć 30 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 30 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Aby uzyskać pozytywną ocenę końcową niezbędne jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium oraz z egzaminu.
2. Obliczamy średnią ważoną z ocen z egzaminu (75%) i laboratorium (25%) uzyskanych we wszystkich terminach.
3. Wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.75 then OK:=5.0 else
if sr>4.25 then OK:=4.5 else
if sr>3.75 then OK:=4.0 else
if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3
4. Jeżeli pozytywną ocenę z laboratorium i egzaminu uzyskano w pierwszym terminie oraz ocena końcowa jest mniejsza niż 5.0 to ocena końcowa jest podnoszona o 0.5

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Podstawy energoelektroniki

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Mohan N.: POWER ELECTRONICS: Converters, Applications, and Design, John Wiley & Sons Inc.
Piróg S.: Energoelektronika. Układy o komutacji sieciowej i komutacji twardej,Wydawnictwa, AGH Kraków 2006.
Rea M. S.: The IESNA Lighting Handbook. Reference & Application, Illuminting Engineering Society of North America IESNA.
Rashid M.H. (editor-in-chief): Power Electronics Handbook, Academic Press 2001.
R. Stala, “Application of Balancing Circuit For DC-Link Voltages Balance In a Single-Phase Diode-Clamped Inverter With Two Three-level Legs”, IEEE Trans. Ind. Electron, vol. 58, pp. 4185-4195, Sept. 2011.
R. Stala, S. Pirog, M. Baszynski, A. Mondzik, A. Penczek, J. Czekonski, S. Gasiorek, „Results of Investigation of Multicell Converters With Balancing Circuit—Part I”, IEEE Trans. On Ind. Electron., vol. 56, pp. 2610-2619, July 2009.
R. Stala, S. Pirog, A. Mondzik, M. Baszynski, A. Penczek, J. Czekonski, S. Gasiorek, „Results of Investigation of Multicell Converters With Balancing Circuit—Part II”, IEEE Trans. On Ind. Electron., vol. 56, pp. 2620-2628, July 2009.
R. Stala: “The Switch-Mode Flying Capacitor DC/DC Converters With Improved Natural Balancing”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 57, pp. 1369-1382, April 2010.
Strzelecki R., Supronowicz H.: „Współczynnik mocy w systemach zasilania prądu przemiennego i metody jego poprawy”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000.
Singh B., Al–Haddad K., Chandra A.: „A review of active filters for power quality improvement”, IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 46, No. 5, October 1999.
Akagi H.: „The state-of-the-art of active filters for power conditioning”, Proc. of the EPE ’05, Dresden, 2005

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak