34620 Grundlæggende effektelektronik i energisystemer

2023/2024

Der indgår et antal obligatoriske øvelser/opgaver i kurset som er fordelt over hele semesteret. Ca. halvdelen af kurset (teori del) er klargjort til at Digital Twin University: alt teori kan tages online. Hands-on øvelser kan organiseres som camp.
Både diplom- og civilingeniørsstuderende er velkommen.
Kommunikation kan foregår på dansk, engelsk og tysk - op til den studerende.
Kurset bliver undervist efter CDIO-principerne.
Kursusinformation
Basic power electronics in energy systems
Engelsk
5
Bachelor
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
F1B (tors 13-17)
Det er muligt at obligatoriske øvelser ligger udenfor skemaplacering.
Desuden er der en del selvorganiseret gruppearbejde.
Campus Lyngby
online muligt (især den første halvdel af kurset)
Video and quizzes, chat-baseret kommunikation, opgaveregning og laboratoriearbejde.
Gæsteforedrag
Obligatoriske øvelser og obligatorisk gruppe arbejde
13-uger
Bedømmelse af opgave(r)/rapport(er)
Vægtning af de forskellige eksamensdele er individuelt til fordel for den studerende. Eksamen er øvelser og rapporter som bliver gennemført i løbet af 13-ugers perioden. Der er ingen reeksamen før næste år. Kurset indgår i et pilotprojekt, som påvirker evalueringen - kun til den studerendes fordel.
Alle hjælpemidler er tilladt
bestået/ikke bestået , intern bedømmelse
31351 og 31039
31350/31039/31351/62756
-> kritisk: elektriske komponenter og Ohms lov & Kirchhoffs regler, såsom: Elektriske kredsløb 1 & 2 eller Elektroteknik & Analog elektronik eller Indledende elektronik & kredsløbsteori 2 eller tilsvarende -> ønsket: grundlæggende forståelse af Maxwells ligninger, såsom: Elektromagnetisme eller Elektrofysik og Materialer ->fordelagtig: Signaler og systemer, såsom: Linare systemer og signaler. (Hvis du er i tvivl, skiv til kursusansvarlige!)
Minimum 10
Arnold Knott , Tlf. (+45) 4525 3490 , knott@dtu.dk
Zhe Zhang , Tlf. (+45) 4525 3486
34 Institut for Elektroteknologi og Fotonik
http://www.elektro.dtu.dk/31351
I studieplanlæggeren

tilmelding / framelding skal være afsluttet inden anden forelæsning, fordi dele af bedømmelsen begynder der.
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
Det overordnede formål for kurset er at give den studerende en grundlæggende forståelse for strømforsyninger (uisolerede og isolerede) i jævnspændings- og vekselspændingsomformere samt en-fase og tre-fase kredsløb. Desuden indeholder kurser et grundlæggende kendskab til anvendelsen af switch mode effektelektronik i simple, regulerede systemer f.x. i motorstyringer, vedvarende energisystemer og forstærkere.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • beskrive og beregne begreberne effektivværdi, middelværdi og power faktor
  • klassificere omformer typer og pulsebrede modulation
  • forklare afgørende egenskaber af passive og aktive komponenter i forhold til effekt omformere
  • bestemme tidsforløbet af spændinger og strømme for de grundlæggende converter topologier (buck, boost og buck-boost) og afledte heraf
  • udlede overføringsfunktionen for såvel de grundlæggende topologier samt afledte heraf
  • bestemme grundlæggende parametre i effektelektronikkredsløb ud fra simuleringer
  • design transformatorer i galvanisk adskilte topologier (f.x. forward og flyback, push-pull, half-bridge, full-bridge)
  • bestemme grundlæggende parametre i switch mode kredsløb ud fra målinger på disse
  • beregne signaler og effekttab i switch-mode effektkredsløb
  • specificere effekt omformere og deres komponenter under brug af engelsk fagsprog
  • klarlægge virkemåden af en-fasede og tre-fasede pulsebrede modulerede vekselretter og pulsebrede modulerede ensretter
  • forklare afgørende egenskaber af V/Hz styring af tre-faset AC maskiner og frekvensomformere
Kursusindhold
Overblik over effektelektronik
Passive komponenter: kondensatorer og spoler
Signaler: effektivværdi og middelværdi
Aktive komponenter: dioder og MOSFETs som switch
Ensretterkredsløb
Uisolerede omformer: buck, boost og buck-boost regulatorer
Egenskaber, tilstande og supplerende kredsløb til omformer
Isolerede omformer: enfasede transformatorer, forward og flyback omformere
Single- og tre-phase PWM inverter og rectifiers
Modulation strategier (PWM)
Tre-phase V/Hz control of AC machines
Single-/​multiple-quadrant operation
Switch-mode motorforsyninger og audio forstærker.
Simple reguleringssystemer med motorer.
Litteraturhenvisninger
Mohan, Ned. Power electronics: a first course. Wiley
Literatur er på engelsk
Bemærkninger
Der indgår et antal obligatoriske øvelser/opgaver i kurset som er fordelt over hele semesteret.
E-learning: kurset er klart til digital twin university & education 4.0: teori-delen kan i høj grad være "self-paced" learning (baseret på videoer og quizzes med hjælp igennem chat). Den praktiske del kan organiseres som camp (dog kun enten som camp eller i skema - ikke begge dele).
Sidst opdateret
23. november, 2023