Riadenie výkonových polovodičových systémov

2. stupeň, 1. ročník, letný semester

Študenti získajú vedomosti z oblasti teórie a využitia riadenia výkonových polovodičových systémov. Naučia sa analyzovať, modelovať, navrhovať a simulovať riadiace štruktúry a algoritmy pre pokročilé výkonové polovodičové meniče pre moderné aplikácie v oblasti obnoviteľných zdrojov energie, elektromobility, regulovaných jednosmerných a striedavých elektrických pohonov, batériových úložísk energie. Študenti budú rozumieť riadeniu usmerňovačov riadených šírkovo - impluzovou moduláciou, jednosmerným meničom s obojsmerným tokom energie, meničom s jednotkovým účinníkom, nepriamym meničom frekvencie pomocou simulácie. Ďalej sa naučia využívať techniku automatického generovania kódu v prostredí PLECS a Simulink a základy riadenia výkonových polovodičových systémov pomocou digitálnych signálových mikrokontrolérov.

Študenti sa v rámci laboratórnych cvičení naučia navrhnúť základné riadenie pre jednosmerné meniče a usmerňovače so šírkovo-impulzovou moduláciou a obojsmerným tokom výkonu. Na laboratórnom modeli univerzálneho trojfázového meniča v mostíkovom zapojení sa prostredníctvom automatického generovania kódu naučia riadiť impulzový menič a striedač/usmerňovač s jednotkovým účinníkom a obojsmerným tokom výkonu. Naučia sa používať modernú meraciu techniku, systémy Rapid Contol Prototyping a spracovanie údajov zo snímačov. V rámci cvičení sa zdokonalia v tímovej práci a prezentovaní výsledkov. Študenti tak získajú komplexné znalosti, ktoré budú uplatňovať pri štúdiu nadväzujúcich odborných predmetov z oblasti riadenia a zároveň ich pripravia na prácu špecialistu/špecialistky výkonovej elektroniky.

1. Riadenie meničov pomocou šírkovo-impulzovej modulácie – aplikácia na jednosmerné meniče, striedače a usmerňovače

2. Modelovanie meničov v prostredí PLECS a Simulink

3. Napäťové a prúdové riadenie jednosmerných meničov, integrované riadiace obvody, snímače napätia a prúdu 

4. Šírkové riadenie s fázovým posunom pre nepriame jednosmerné meniče

5. Vektorové riadenie usmerňovačov a striedačov s pulzne-šírkovou moduláciou s obojsmerným tokom výkonu, riadenie meničov s jednotkovým účinníkom

6. Digitálne signálové mikrokontroléry v riadení výkonových polovodičových systémoch

7. Rapid Control Prototyping v prostredí PLECS a Simulink

8. Návrh riadenia priameho jednosmerného meniča

9. Návrh riadenia dvojitého aktívneho meniča v mostíkovom zapojení 

10. Návrh riadenia trojfázového mostíkového meniča pripojeného do siete s jednotkovým účinníkom a obojsmerným tokom výkonu

[1] Šlapák V., Lacko, M. Signálové mikrokontroléry. Košice: TU, 2018. [CD-ROM], ISBN 978-80-553-2970-3.

[2] Kyslan, K. a kol. Automatické generovanie kódu z prostredia MATLAB Simulink, Košice: Technická univerzita v Košiciach, 2018, 66 s., [CD-ROM], ISBN 978-80-553-2754-9

[3] Mohan, N., Undeland, T., Robbins, W. Power Electronics, New York: John Wiley a Sons, 1995

[4] Pástor, M., Dudrik, J. Konštrukcia a dimenzovanie meničov, 1. vyd. - Košice : Technická univerzita v Košiciach - 2021. - 63 s. [CD-ROM], ISBN 978-80-553-3916-0.