Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (S1)

Sylabus przedmiotu Energoelektronika:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Elektrotechnika
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów nauki techniczne, studia inżynierskie
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Energoelektronika
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Elektroenergetyki i Napędów Elektrycznych
Nauczyciel odpowiedzialny Marcin Hołub <Marcin.Holub@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele
ECTS (planowane) 7,0 ECTS (formy) 7,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW5 30 4,00,62egzamin
laboratoriaL5 30 3,00,38zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Znajomość elektrotechniki w zakresie analizy obwodów liniowych jak i nieliniowych
W-2Znajomość działania podstawowych układów energoelektronicznych

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zrozumienie zasad działania energoelektronicznych elementów mocy
C-2Zrozumienie zasad działania prostych układów energoelektronicznych

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium2
T-L-2Badanie tyrystora ( pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, wpływ amplitudy prądu bramki i czasu trwania na stan pracy tyrystora).2
T-L-3Badanie tranzystorów IGBT (pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, pomiar wpływu zmian rezystancji i napięcia obwodu bramki na właściwości tranzystora w stanach dynamicznych i statycznych, badanie wpływu obwodów odciążania na straty mocy).2
T-L-4Badanie jednofazowego sterownika mocy AC-AC (wyznaczanie charakterystyk sterowania dla obciążenia R, RL, RLE).2
T-L-5Badanie trójfazowego sterownika mocy2
T-L-6Tyrystorowy prostownik trójfazowy AC-DC4
T-L-7Badanie przekształtnika DC-DC (okresowego obniżającego napięcie typu Buck i podwyższającego Boost), pomiar sprawności energetycznej .4
T-L-8Badanie przekształtnika DC-AC (falownik bipolarny typu 2T i pełny mostek typu 4T), kształtowanie napięcia metodą PWM.4
T-L-9Badanie falownika o rezonansie szeregowym i równoległym.4
T-L-10Odrabianie i zaliczanie laboratorium4
30
wykłady
T-W-1Miejsce i rola energoelektroniki w nowoczesnym przemyśle i gospodarce, rodzaje przekształtników .2
T-W-2Współczesne półprzewodnikowe elementy mocy budowa, zasada działania podstawowe parametry.2
T-W-3Metody zabezpieczenia przed przeciążeniem prądowym, przepięciowym oraz podstawowe obwody odciążania elementów półprzewodnikowych mocy.2
T-W-4Właściwości i parametry termiczne półprzewodnikowych elementów mocy, wyznaczanie strat mocy dobór układów chłodzenia.4
T-W-5Struktura i budowa przekształtnika energoelektronicznego, separowane układy wyzwalania tyrystorów i sterowania tranzystorami mocy .2
T-W-6Zjawisko komutacji w przekształtnikach, komutacja sieciowa (naturalna), komutacja wymuszona.2
T-W-7Przekształtnik AC-DC, prostowniki niesterowane i sterowane jedno i wielofazowe o komutacji sieciowej.4
T-W-8Przekształtniki AC-AC, sterowniki mocy jednofazowe i trójfazowe, przekształtnik matrycowy, topologia, zasada działania.2
T-W-9Przekształtnik DC-DC (przerywacz okresowy) obniżający (buck), podwyższający (boost).2
T-W-10Przekształtnik DC-AC (falownik) jedno fazowy unipolarny i bipolarny.2
T-W-11Podstawy metod kształtowania napięć i prądów wyjściowych falownika ( PWM, eliminacji harmonicznych, wektorowa, śledzenia fali zadanej).4
T-W-12Współczesne narzędzia analizy i wspomagania projektowania przekształtników energoelektronicznych (CAD).2
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych30
A-L-3Sporządzenie sprawozdania z ćwiczeń30
90
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Uzupełnienie wiedzy z literatury45
A-W-3Przygotowanie do egzaminu45
120

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne na profesjonalnie wykonanych stanowiskach fizycznych
M-4Prezentacja przykładowo wykonanych projektów

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Na podstawie 'kartkówek' podczas laboratoriów
S-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie na podstawie dokumenracji projektu i prezentacji

Zamierzone efekty kształcenia - wiedza

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_1A_C14_W01
Student ma podstawowa wiedzę o półprzewodnikowych elementach mocy i ich sposobach sterowania, zna podstawowe topologie przekształtników DC-DC, AC-DC, DC-AC, AC-AC oraz potrafi wyjaśnić ich zasadę działania.
EL_1A_W04, EL_1A_W07C-1, C-2T-W-1, T-W-3, T-W-2, T-W-4, T-W-5, T-W-10, T-W-9, T-W-11, T-W-12, T-W-7, T-W-6, T-W-8M-2, M-1, M-3, M-4S-1, S-2, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_1A_C14_U01
Student potrafi dokonać wyboru i wykonać podstawowe obliczenia półprzewodnikowego elementu mocy dla prostego przekształtnika realizującego przekształcanie energii typy AC-DC, DC-DC, DC-AC, AC-AC.
EL_1A_U08, EL_1A_U15, EL_1A_U16, EL_1A_U17C-1, C-2M-2, M-1, M-3S-1, S-3

Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_1A_C14_K01
Student w sposób aktywny ale w minimalnym stopniu wykonuje zadania wynikające z podziału pracy w zespole.
EL_1A_K01, EL_1A_K02C-1, C-2T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4, T-L-6, T-L-10, T-L-7, T-L-8, T-L-5, T-L-9M-2, M-1S-1, S-2

Kryterium oceny - wiedza

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
EL_1A_C14_W01
Student ma podstawowa wiedzę o półprzewodnikowych elementach mocy i ich sposobach sterowania, zna podstawowe topologie przekształtników DC-DC, AC-DC, DC-AC, AC-AC oraz potrafi wyjaśnić ich zasadę działania.
2,0
3,0Student ma podstawowa wiedzę o półprzewodnikowych elementach mocy i ich sposobach sterowania, zna podstawowe topologie przekształtników DC-DC, AC-DC, DC-AC, AC-AC oraz potrafi wyjaśnić ich zasadę działania.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
EL_1A_C14_U01
Student potrafi dokonać wyboru i wykonać podstawowe obliczenia półprzewodnikowego elementu mocy dla prostego przekształtnika realizującego przekształcanie energii typy AC-DC, DC-DC, DC-AC, AC-AC.
2,0
3,0Student potrafi dokonać wyboru i wykonać podstawowe obliczenia półprzewodnikowego elementu mocy dla prostego przekształtnika realizującego przekształcanie energii typy AC-DC, DC-DC, DC-AC, AC-AC.
3,5
4,0
4,5
5,0

Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne

Efekt kształceniaOcenaKryterium oceny
EL_1A_C14_K01
Student w sposób aktywny ale w minimalnym stopniu wykonuje zadania wynikające z podziału pracy w zespole.
2,0
3,0Student w sposób aktywny ale w minimalnym stopniu wykonuje zadania wynikające z podziału pracy w zespole.
3,5
4,0
4,5
5,0

Literatura podstawowa

  1. Tunia H., Winiarski B., Energoelektronika, WNT, Warszawa, 1994
  2. Nowak M.,Barlik R., Poradnik inżyniera energoelektronika, WNT, Warszawa, 1998, I
  3. Biskup T., Gierlotka K.,Grzesik B.i inni, Energoelektronika, Wydawnictwo Poitechniki Śląskiej, Gliwice, 2001
  4. Borecki J., Stosur M., Szkółka S., Energoelektronika, podstawy i wybrane zastosowania, OWPW, Wrocław, 2008

Literatura dodatkowa

  1. Hołub M., Kalisiak S., Materiały pomocnicze i uzupełniające, Strona internetowa Wydziału Elektrycznego ZUT, 2011, I
  2. Fabiański P., Pytlak A., Switek H., Pracownia ułkadów energoelektronicznych, WSiP, Warszawa, 2000
  3. Firma, Elementy i podzespoły energoelektroniczne, Strony internetowe producentów elementów i podzespołow energoelektronicznych, 2012

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium2
T-L-2Badanie tyrystora ( pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, wpływ amplitudy prądu bramki i czasu trwania na stan pracy tyrystora).2
T-L-3Badanie tranzystorów IGBT (pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, pomiar wpływu zmian rezystancji i napięcia obwodu bramki na właściwości tranzystora w stanach dynamicznych i statycznych, badanie wpływu obwodów odciążania na straty mocy).2
T-L-4Badanie jednofazowego sterownika mocy AC-AC (wyznaczanie charakterystyk sterowania dla obciążenia R, RL, RLE).2
T-L-5Badanie trójfazowego sterownika mocy2
T-L-6Tyrystorowy prostownik trójfazowy AC-DC4
T-L-7Badanie przekształtnika DC-DC (okresowego obniżającego napięcie typu Buck i podwyższającego Boost), pomiar sprawności energetycznej .4
T-L-8Badanie przekształtnika DC-AC (falownik bipolarny typu 2T i pełny mostek typu 4T), kształtowanie napięcia metodą PWM.4
T-L-9Badanie falownika o rezonansie szeregowym i równoległym.4
T-L-10Odrabianie i zaliczanie laboratorium4
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Miejsce i rola energoelektroniki w nowoczesnym przemyśle i gospodarce, rodzaje przekształtników .2
T-W-2Współczesne półprzewodnikowe elementy mocy budowa, zasada działania podstawowe parametry.2
T-W-3Metody zabezpieczenia przed przeciążeniem prądowym, przepięciowym oraz podstawowe obwody odciążania elementów półprzewodnikowych mocy.2
T-W-4Właściwości i parametry termiczne półprzewodnikowych elementów mocy, wyznaczanie strat mocy dobór układów chłodzenia.4
T-W-5Struktura i budowa przekształtnika energoelektronicznego, separowane układy wyzwalania tyrystorów i sterowania tranzystorami mocy .2
T-W-6Zjawisko komutacji w przekształtnikach, komutacja sieciowa (naturalna), komutacja wymuszona.2
T-W-7Przekształtnik AC-DC, prostowniki niesterowane i sterowane jedno i wielofazowe o komutacji sieciowej.4
T-W-8Przekształtniki AC-AC, sterowniki mocy jednofazowe i trójfazowe, przekształtnik matrycowy, topologia, zasada działania.2
T-W-9Przekształtnik DC-DC (przerywacz okresowy) obniżający (buck), podwyższający (boost).2
T-W-10Przekształtnik DC-AC (falownik) jedno fazowy unipolarny i bipolarny.2
T-W-11Podstawy metod kształtowania napięć i prądów wyjściowych falownika ( PWM, eliminacji harmonicznych, wektorowa, śledzenia fali zadanej).4
T-W-12Współczesne narzędzia analizy i wspomagania projektowania przekształtników energoelektronicznych (CAD).2
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych30
A-L-3Sporządzenie sprawozdania z ćwiczeń30
90
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2Uzupełnienie wiedzy z literatury45
A-W-3Przygotowanie do egzaminu45
120
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaEL_1A_C14_W01Student ma podstawowa wiedzę o półprzewodnikowych elementach mocy i ich sposobach sterowania, zna podstawowe topologie przekształtników DC-DC, AC-DC, DC-AC, AC-AC oraz potrafi wyjaśnić ich zasadę działania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówEL_1A_W04Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie elektrotechniki, w tym szczegółową wiedzę niezbędną do zrozumienia zależności występujących w obwodach, sieciach, urządzeniach i układach elektrotechnicznych
EL_1A_W07Ma podstawową wiedzę w zakresie prostych systemów elektronicznych oraz przyrządów i urządzeń stosowanych w energoelektronicznych przekształtnikach energii elektrycznej
Cel przedmiotuC-1Zrozumienie zasad działania energoelektronicznych elementów mocy
C-2Zrozumienie zasad działania prostych układów energoelektronicznych
Treści programoweT-W-1Miejsce i rola energoelektroniki w nowoczesnym przemyśle i gospodarce, rodzaje przekształtników .
T-W-3Metody zabezpieczenia przed przeciążeniem prądowym, przepięciowym oraz podstawowe obwody odciążania elementów półprzewodnikowych mocy.
T-W-2Współczesne półprzewodnikowe elementy mocy budowa, zasada działania podstawowe parametry.
T-W-4Właściwości i parametry termiczne półprzewodnikowych elementów mocy, wyznaczanie strat mocy dobór układów chłodzenia.
T-W-5Struktura i budowa przekształtnika energoelektronicznego, separowane układy wyzwalania tyrystorów i sterowania tranzystorami mocy .
T-W-10Przekształtnik DC-AC (falownik) jedno fazowy unipolarny i bipolarny.
T-W-9Przekształtnik DC-DC (przerywacz okresowy) obniżający (buck), podwyższający (boost).
T-W-11Podstawy metod kształtowania napięć i prądów wyjściowych falownika ( PWM, eliminacji harmonicznych, wektorowa, śledzenia fali zadanej).
T-W-12Współczesne narzędzia analizy i wspomagania projektowania przekształtników energoelektronicznych (CAD).
T-W-7Przekształtnik AC-DC, prostowniki niesterowane i sterowane jedno i wielofazowe o komutacji sieciowej.
T-W-6Zjawisko komutacji w przekształtnikach, komutacja sieciowa (naturalna), komutacja wymuszona.
T-W-8Przekształtniki AC-AC, sterowniki mocy jednofazowe i trójfazowe, przekształtnik matrycowy, topologia, zasada działania.
Metody nauczaniaM-2Wykład problemowy
M-1Wykład informacyjny
M-3Ćwiczenia laboratoryjne na profesjonalnie wykonanych stanowiskach fizycznych
M-4Prezentacja przykładowo wykonanych projektów
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Na podstawie 'kartkówek' podczas laboratoriów
S-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie na podstawie dokumenracji projektu i prezentacji
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student ma podstawowa wiedzę o półprzewodnikowych elementach mocy i ich sposobach sterowania, zna podstawowe topologie przekształtników DC-DC, AC-DC, DC-AC, AC-AC oraz potrafi wyjaśnić ich zasadę działania.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaEL_1A_C14_U01Student potrafi dokonać wyboru i wykonać podstawowe obliczenia półprzewodnikowego elementu mocy dla prostego przekształtnika realizującego przekształcanie energii typy AC-DC, DC-DC, DC-AC, AC-AC.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówEL_1A_U08Potrafi posłużyć się właściwie dobranymi środowiskami programistycznymi, symulatorami oraz narzędziami komputerowo wspomaganego projektowania do symulacji, projektowania i weryfikacji elementów, urządzeń i maszyn elektrycznych, przekształtników oraz prostych instalacji elektrycznych
EL_1A_U15Potrafi korzystać z kart katalogowych i not aplikacyjnych w celu dobrania odpowiednich komponentów projektowanego układu lub systemu elektrycznego
EL_1A_U16Potrafi zaprojektować prosty obwód energoelektroniczny korzystając ze specjalistycznego oprogramowania
EL_1A_U17Potrafi połączyć, zbudować, uruchomić oraz przetestować zaprojektowany układ, przekształtnik lub prostą instalację elektryczną, w tym instalację inteligentną
Cel przedmiotuC-1Zrozumienie zasad działania energoelektronicznych elementów mocy
C-2Zrozumienie zasad działania prostych układów energoelektronicznych
Metody nauczaniaM-2Wykład problemowy
M-1Wykład informacyjny
M-3Ćwiczenia laboratoryjne na profesjonalnie wykonanych stanowiskach fizycznych
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Na podstawie 'kartkówek' podczas laboratoriów
S-3Ocena podsumowująca: Zaliczenie na podstawie dokumenracji projektu i prezentacji
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student potrafi dokonać wyboru i wykonać podstawowe obliczenia półprzewodnikowego elementu mocy dla prostego przekształtnika realizującego przekształcanie energii typy AC-DC, DC-DC, DC-AC, AC-AC.
3,5
4,0
4,5
5,0
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty kształceniaEL_1A_C14_K01Student w sposób aktywny ale w minimalnym stopniu wykonuje zadania wynikające z podziału pracy w zespole.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówEL_1A_K01Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych
EL_1A_K02Ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera - elektryka, w tym jej wpływu na środowisko i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje
Cel przedmiotuC-1Zrozumienie zasad działania energoelektronicznych elementów mocy
C-2Zrozumienie zasad działania prostych układów energoelektronicznych
Treści programoweT-L-1Wprowadzenie do laboratorium
T-L-2Badanie tyrystora ( pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, wpływ amplitudy prądu bramki i czasu trwania na stan pracy tyrystora).
T-L-3Badanie tranzystorów IGBT (pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, pomiar wpływu zmian rezystancji i napięcia obwodu bramki na właściwości tranzystora w stanach dynamicznych i statycznych, badanie wpływu obwodów odciążania na straty mocy).
T-L-4Badanie jednofazowego sterownika mocy AC-AC (wyznaczanie charakterystyk sterowania dla obciążenia R, RL, RLE).
T-L-6Tyrystorowy prostownik trójfazowy AC-DC
T-L-10Odrabianie i zaliczanie laboratorium
T-L-7Badanie przekształtnika DC-DC (okresowego obniżającego napięcie typu Buck i podwyższającego Boost), pomiar sprawności energetycznej .
T-L-8Badanie przekształtnika DC-AC (falownik bipolarny typu 2T i pełny mostek typu 4T), kształtowanie napięcia metodą PWM.
T-L-5Badanie trójfazowego sterownika mocy
T-L-9Badanie falownika o rezonansie szeregowym i równoległym.
Metody nauczaniaM-2Wykład problemowy
M-1Wykład informacyjny
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Na podstawie 'kartkówek' podczas laboratoriów
S-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student w sposób aktywny ale w minimalnym stopniu wykonuje zadania wynikające z podziału pracy w zespole.
3,5
4,0
4,5
5,0