Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Układy energoelektroniczne w przemyśle
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EELT-2-216-AP-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Automatyka przemysłowa i automatyka budynków
Kierunek:
Elektrotechnika
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Stobiecki Andrzej (astob@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W ramach tego modułu uzupełniane są i rozszerzane wiadomości uzyskane przez słuchaczy podczas poprzednich zajęć z dziedziny energoelektroniki.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student ma pogłębioną wiedzę w zakresie fizyki niezbędną do zrozumienia zjawisk fizycznych w technice, a w szczególności zjawisk zachodzących w układach energoelektronicznych ELT2A_W01 Kolokwium
M_W002 Student ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę z zakresu specjalistycznych zagadnień dotyczących sterowania i zabezpieczeń przemysłowych układów energoelektronicznych ELT2A_W08 Kolokwium
M_W003 Student zna właściwości nowych elementów energoelektronicznych i nowych układów przekształtników oraz możliwości ich zastosowania w rozwiązaniach przemysłowych ELT2A_W03 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafi opracować szczegółową dokumentację wyników realizacji eksperymentu oraz potrafi przygotować opracowanie zawierające omówienie tych wyników ELT2A_U03 Sprawozdanie
M_U002 Student potrafi stosować poznane zasady fizyki oraz metody i modele matematyczne do rozwiązywania zadań technicznych i problemów badawczych z zakresu układów energoelektronicznych ELT2A_U05 Sprawozdanie
M_U003 Student potrafi ocenić przydatność nowych osiągnięć konstrukcyjnych i technologicznych w urządzeniach elektrotechnicznych, w szczególności w zakresie układów energoelektronicznych ELT2A_U10 Kolokwium,
Sprawozdanie
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
48 28 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student ma pogłębioną wiedzę w zakresie fizyki niezbędną do zrozumienia zjawisk fizycznych w technice, a w szczególności zjawisk zachodzących w układach energoelektronicznych + - + - - - - - - - -
M_W002 Student ma podbudowaną teoretycznie szczegółową wiedzę z zakresu specjalistycznych zagadnień dotyczących sterowania i zabezpieczeń przemysłowych układów energoelektronicznych + - + - - - - - - - -
M_W003 Student zna właściwości nowych elementów energoelektronicznych i nowych układów przekształtników oraz możliwości ich zastosowania w rozwiązaniach przemysłowych + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi opracować szczegółową dokumentację wyników realizacji eksperymentu oraz potrafi przygotować opracowanie zawierające omówienie tych wyników - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi stosować poznane zasady fizyki oraz metody i modele matematyczne do rozwiązywania zadań technicznych i problemów badawczych z zakresu układów energoelektronicznych - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi ocenić przydatność nowych osiągnięć konstrukcyjnych i technologicznych w urządzeniach elektrotechnicznych, w szczególności w zakresie układów energoelektronicznych - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 75 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 48 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

1. Wprowadzenie
Omówienie organizacji zajęć. Kryteria oceny i analiza porównawcza własności półprzewodnikowych łączników mocy
2. Wybrane łączniki mocy
Tyrystory w pełni sterowane bramką GTO i MCT, obwody sterowania i zabezpieczeń. Inteligentne moduły mocy, sygnalizacja stanów awaryjnych, zabezpieczenia podnapięciowe, termiczne, przetężeniowe oraz zwarciowe
3. Warunki pracy silników zasilanych impulsowo
Warunki pracy silników prądu stałego i przemiennego przy odkształconych przebiegach prądu i napięcia. Dodatkowe zjawiska w silnikach zasilanych impulsowo. Straty dodatkowe, komutacja, wahania momentu elektromagnetycznego i prędkości kątowej.
4. Filtry wejściowe przekształtników impulsowych
Proces załączania filtru. Wahania napięcia kondensatora filtru i wahania prądu dławika filtru. Awaryjne stany pracy. Złożone układy przekształtników impulsowych prądu stałego.
5. Zabezpieczenia przepięciowe półprzewodnikowych łączników mocy
Przyczyny przepięć. Przepięcia łączeniowe i komutacyjne. Dobór parametrów elementów tłumików przepięć. Stromość narastania napięcia. Szeregowe łączenie łączników mocy.
6. Zabezpieczenia przetężeniowe i zwarciowe łączników mocy
Aktywne zabezpieczenia zwarciowe półprzewodnikowych łączników mocy. Bezpieczniki szybkie, dobór parametrów, całka Joule’a. Chłodzenie półprzewodnikowych elementów mocy. Równoległe łączenie elementów. Stromość narastania prądu.
7. Obwody wspomagania komutacji łączników mocy
Stratne i bezstratne obwody wspomagania komutacji podczas załączania i wyłączania łącznika. Minimalizacja strat w sieci odciążającej RDC. Komutacja przy zerowej wartości napięcia lub prądu łącznika.
8. Galwaniczna separacja obwodów sterowania i obwodów mocy
Światłowodowa transmisja sygnałów. Dobór elementów układu zasilania i sterowania nadajnika (TOTX) i odbiornika (TORX) sygnału.
9. Układy z przekształtnikami wielokomórkowymi
Topologie i własności przekształtników wielokomórkowych (DC/DC, falownik, prostownik) z parzystą liczbą modułów. Warunki poprawnego podziału napięć wewnętrznych przekształtnika przy pomocy układu rezonansowego RLC. Wpływ częstotliwości przełączania tranzystorów przekształtnika na działanie układu rezonansowego.
10. Przekształtniki do sterowania wysokoobrotowych silników indukcyjnych z jednofazowym zasilaczem sieciowym
Jednofazowy zasilacz sieciowy o podwyższonym współczynniku mocy PFC oraz trójfazowy falownik do sterowania wysokoobrotowych silników indukcyjnych. Struktury układów regulacji oraz modulacji wektorowej z minimalizacją wpływu 100 Hz składowej zmiennej napięcia kondensatora obwodu pośredniczącego na moment elektromagnetyczny silnika. Wady i zalety układów napędowych z silnikami wysokoobrotowymi.

Ćwiczenia laboratoryjne (20h):

1. Tyrystory GTO
2. Inteligentne moduły mocy
3. Impulsowe zasilanie silników prądu stałego
4. Filtry wejściowe przekształtników
5. Przekształtniki wielokomórkowe
6. Przepięcia komutacyjne w łącznikach mocy
7. Weryfikacja osiągnięcia efektów kształcenia

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

1. Warunkiem koniecznym zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych
2. Dopuszczalne są maksymalnie 2 nieobecności na zajęciach laboratoryjnych. Jako usprawiedliwienie nieobecności uwzględniane jest zwolnienie lekarskie lub oficjalne pismo dotyczące udziału w konferencjach, stażach, zawodach sportowych itp. potwierdzone przez Rektora lub Dziekana.
3. W przypadku braku zaliczenia w terminie podstawowym, można je uzyskać w dwóch terminach dodatkowych, wyznaczonych przez prowadzącego zajęcia.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa jest wyznaczana jako średnia ważona z ocen uzyskanych z kolokwiów (we wszystkich terminach) i w wyniku oceny sprawozdań. Oceny z kolokwiów uwzględniane są w ocenie z ćwiczeń z wagą 0,6, zaś oceny za sprawozdania – z wagą 0,4.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

1. Preferowanym sposobem wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach jest uczestnictwo w zajęciach z inną grupą laboratoryjną.
2. W przypadku braku możliwości odrobienia z inną grupą, zajęcia te należy zaliczyć teoretycznie i przedstawić z nich sprawozdanie.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawowe wiadomości z zakresu maszyn elektrycznych, elektroniki i energoelektroniki

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Piróg S.: Energoelektronika. AGH Kraków 2006
Tunia H., Winiarski B.: Energoelektronika WNT, Warszawa 1994
Rashid M.H.: Power Electronics. Academic Press, London 2001
Żyborski J., Lipski T., Czucha J.: Zabezpieczenia diod i tyrystorów. WNT, Warszawa 1985
Materiały konferencyjne i czasopisma naukowe

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Baszyński M., Dudek R., Dziadecki A., Stobiecki A.: Badanie sprawności układu maszyna PMSM – przekształtnik w szerokim zakresie przetwarzanej mocy. Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe 2017, nr 2, s. 101-106
Stobiecki A., Dudek R.: Układy napędowe pojazdów trakcyjnych z trójfazowymi silnikami prądu przemiennego. Maszyny Elektryczne – Zeszyty Problemowe 2017, nr 1, s. 49-55
Stobiecki A., Dudek R.: Układy impulsowego sterowania napędem do modernizacji elektrycznych lokomotyw kopalnianych W: Mechanizacja, automatyzacja i robotyzacja w górnictwie, s. 2247-259. Praca zbiorowa pod red. K. Krauze. Centrum Badań i Dozoru Górnictwa Podziemnego Sp. z o. o. w Lędzinach, Katedra Maszyn Górniczych, Przeróbczych i Transportowych AGH w Krakowie. Lędziny; Kraków 2014
Dudek R., Stobiecki A.: Napęd trakcyjny z inteligentnymi modułami mocy i sterownikiem PLC. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 2014, nr 1, s. 27-34
Dudek R., Stobiecki A.: Hamowanie dynamiczne silników trakcyjnych sterowanych impulsowo. Czasopismo Techniczne 2011, nr 1-E, s. 80-93
Dudek R., Kosiorowski S., Stobiecki A.: Zmodyfikowany filtr wejściowy przekształtnikowych napędów trakcyjnych. Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne 2011, nr 90, str. 199-204. BOBRME Komel, Katowice 2011
Baszyński M., Piróg S.: A Novel Speed Measurement Method for a High-Speed BLDC Motor Based on the Signals From the Rotor Position Sensor. IEEE Transactions on Industrial Informatics, Vol. 10 (2014), Issue 1, pp. 84-91
Baszyński M., Mondzik A.: Wielokomórkowy falownik napięcia oparty o strukturę przekształtnika DC/DC. Przegląd elektrotechniczny 2007, nr. 6, str 74-77

Informacje dodatkowe:

Maksymalna ilość uczestników zajęć – brak ograniczeń.