Výkonová elektronika

1. stupeň, 2. ročník, letný semester

Študenti získajú vedomosti z oblasti teórie a využitia moderných výkonových polovodičových súčiastok a spôsobov premeny foriem a parametrov elektrickej energie pomocou výkonových polovodičových meničov. Študenti budú rozumieť činnosti základných a najpoužívanejších výkonových polovodičových meničov. Budú poznať ich využitie v technickej praxi, ovládať ich základné vlastnosti a spôsoby ich riadenia. Študenti sa naučia analyzovať priebehy napätí a prúdov vo výkonových polovodičových meničoch a počítať ich stredné a efektívne hodnoty, čo sú zručnosti potrebné pre dimenzovanie výkonových polovodičových súčiastok. Zároveň sa naučia počítať elektrický výkon pre rôzne priebehy elektrických veličín. V rámci laboratórnych cvičení sa naučia pracovať s modernou meracou technikou, naučia sa zapájať elektrické obvody podľa schémy zapojenia a analyzovať ich vlastnosti. Naučia sa vypracovávať protokoly z laboratórnych meraní, analyzovať namerané výsledky a vyvodzovať závery.

Učivo predmetu je rozdelené do šiestich kapitol. V úvode sa predmet zaoberá modernými polovodičovými súčiastkami a ich vývojom. Následne sú preberané základné meniče: usmerňovače, striedavé meniče, striedače a jednosmerné meniče. Poslednú kapitolu tvorí aplikácia meničov v praxi - meniče pre jednosmerné a striedavé pohony, meniče pre napájacie zdroje, meniče pre obvoniteľné zdroje energie. V rámci predmetu sú zároveň preberané základné spôsoby riadenia výkonových polovodičových meničov. Študenti tak získajú komplexné znalosti o činnosti meničov používaných v priemysle. Zároveň budú získané vedomosti a zručnosti uplatňovať pri štúdiu ostatných odborných predmetov na katedre a pomôžu im lepšie pochopiť medzipredmetové vzťahy.

1. Výkonové polovodičové súčiastky (MOSFET, IGBT, tyristor, dióda)

2. Princípy činnosti základných výkonových polovodičových meničov: usmerňovače, striedavé meniče, striedače a jednosmerné meniče.

3. Princípy činnosti zložených výkonových polovodičových meničov: meniče frekvencie, napájacie zdroje, nepriame jednosmerné meniče.

4. Spôsoby riadenia výkonových polovodičových meničov, napájacích zdrojov, meničov frekvencie.

5. Aplikácie meničov v pohonárskej praxi: meniče pre riadenie jednosmerných a striedavých pohonov

6. Aplikácie meničov v praxi: napájacie zdroje, meniče pre obnoviteľné zdroje energie, kompenzátory jalového výkonu, aktívne filtre a PFC meniče, spätný vplyv meničov na napájaciu sieť.

7. Meranie vo výkonovej elektronike: použitie osciloskopu, voltmetrov a ampérmetrov, spôsoby merania elektrických veličín.

[1] Dudrik, J. Výkonová elektronika: podklady na prednášky. 1. vyd. Košice: Technická univerzita v Košiciach, 2019. 98 s. [CD-ROM]. ISBN 978-80-553-3225-3.

[2] Pástor, M., Dudrik, J., Žatkovič, R. Výkonová elektronika 1: zbierka riešených príkladov a návody na cvičenia. 1. vyd. Košice: Technická univerzita v Košiciach, 2016. 115 s. [CD-ROM]. ISBN 978-80-553-2596-5.

[3] Dudrik, J. Výkonové polovodičové meniče: riešené príklady. Košice: Elfa, 2006.

[4] Dudrik, J. Výkonové polovodičové súčiastky. Košice: Mercury, 2001. ISBN 80-89061-26-5.

[5] Timko, J., Dudrik, J. Elektrické pohony a výkonová elektronika. Košice: Edičné stredisko Technickej univerzity v Košiciach, 1991. ISBN 80-7099-143-7.

[6] Dudrik, J., Bodor, M., Pástor, M. Soft Switching Full–Bridge PWM DC–DC Converter with Controlled Output Rectifier and Secondary Energy Recovery Turn-Off Snubber. IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 29, no. 8 (2014), p. 4116-4125. ISSN 0885-8993.

[7] Dudrik, J., Pástor, M., Lacko, M., Žatkovič, R. Zero-voltage and zero-current switching PWM DC–DC converter using controlled secondary rectifier with one active switch and nondissipative turn-off snubber, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 33, no. 7, pp. 6012-6023, July 2018.