Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (N1)

Sylabus przedmiotu Energoelektronika:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Elektrotechnika
Forma studiów studia niestacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Energoelektronika
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Maszyn i Napędów Elektrycznych
Nauczyciel odpowiedzialny Marcin Hołub <Marcin.Holub@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Michał Bonisławski <Michal.Bonislawski@zut.edu.pl>, Stanisław Kalisiak <Stanislaw.Kalisiak@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 5,0 ECTS (formy) 5,0
Forma zaliczenia egzamin Język polski
Blok obieralny Grupa obieralna

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW6 18 2,00,44egzamin
laboratoriaL6 18 2,00,30zaliczenie
ćwiczenia audytoryjneA6 9 1,00,26zaliczenie

Wymagania wstępne

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

Cele przedmiotu

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

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
ćwiczenia audytoryjne
T-A-11. Prostowniki - wyznaczanie wartości średniej, skutecznej i RMS napięcia wyprostowanego, tętnień napięcia dla zadanej pojemności1
T-A-2Tranzystory mocy: obliczenia termiczne - straty na przewodzenie i przełączanie, temperatura złącza, radiator2
T-A-3Przetwornica obniżająca napięcie - projekt (elementy półprzewodnikowe)2
T-A-4Przetwnornica obniżająca napięcie - elementy pasywne i magnetyczne2
T-A-5Elementy magnetyczne - transformator podwyższonej częstotliwości2
9
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium1
T-L-2Badanie prostownika - obciążenie rezystancyjne, pojemnościowe, pasywne PFC.2
T-L-3Badanie tranzystorów MOSFET i diody SiC (pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, pomiar wpływu zmian rezystancji i napięcia obwodu bramki na właściwości tranzystora w stanach statycznych, badanie wpływu temperatury na właściwości przyrządu).2
T-L-4Badania przetwornicy DC/DC: przetwornica obniżająca2
T-L-5Badanie przekształtnika DC-DC: przetwornica podwyższająca2
T-L-6Badanie przekształtnika separowanego DC-DC: przetwornica flyback2
T-L-7Badanie przekształtnika separowanego: przetwornica push-pull2
T-L-8Badanie falownika: model symulacyjny w PLECS2
T-L-9Badanie falownika: modulator PWM (symulacyjnie w PLECS)2
T-L-10Badania symulacyjne topologii przetwornicy zadanej przez prowadzącego1
18
wykłady
T-W-1Miejsce i rola energoelektroniki w nowoczesnym przemyśle i gospodarce, rodzaje przekształtników .1
T-W-2Współczesne półprzewodnikowe elementy mocy budowa, zasada działania podstawowe parametry.1
T-W-3Właściwości i parametry termiczne półprzewodnikowych elementów mocy, wyznaczanie strat mocy dobór układów chłodzenia.2
T-W-4Struktura i budowa przekształtnika energoelektronicznego, separowane układy wyzwalania tyrystorów i sterowania tranzystorami mocy .2
T-W-5Przekształtnik AC-DC, prostowniki niesterowane i sterowane jedno i wielofazowe o komutacji sieciowej.4
T-W-6Przekształtnik DC-DC (przerywacz okresowy) obniżający (buck), podwyższający (boost).2
T-W-7Podstawy metod kształtowania napięć i prądów wyjściowych falownika ( PWM, eliminacji harmonicznych, wektorowa, śledzenia fali zadanej).4
T-W-8Współczesne narzędzia analizy i wspomagania projektowania przekształtników energoelektronicznych (CAD).2
18

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
ćwiczenia audytoryjne
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-A-2Przygotowanie do zajęć i zadania domowe10
25
laboratoria
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach18
A-L-2Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych18
A-L-3Sporządzenie sprawozdania z ćwiczeń15
51
wykłady
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach18
A-W-2Przygotowanie do egzaminu22
A-W-3Uzupełnienie wiedzy z literatury10
50

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

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

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena formująca: Na podstawie 'kartkówek' podczas laboratoriów
S-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_1A_C14_W02
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-2, T-W-3, T-W-4, T-W-5, T-W-6, T-W-7, T-W-8M-1, M-2, M-3S-2

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się 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-2, C-1T-L-1, T-A-5, T-W-3, T-L-2, T-L-3, T-L-6, T-L-4, T-A-2, T-W-6, T-L-10, T-W-4, T-L-5, T-A-1, T-L-8, T-L-7, T-W-5, T-W-2, T-W-7, T-A-4, T-A-3, T-L-9, T-W-8M-3, M-1, M-2S-1

Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
EL_1A_C14_K01
Student w sposób pasywny i w minimalnym stopniu wykonuje zadania wynikające z podziału pracy w zespole .
EL_1A_K01, EL_1A_K02C-2, C-1T-L-1M-2, M-3S-2, S-1

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
EL_1A_C14_W02
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 uczenia sięOcenaKryterium 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 uczenia sięOcenaKryterium oceny
EL_1A_C14_K01
Student w sposób pasywny i w minimalnym stopniu wykonuje zadania wynikające z podziału pracy w zespole .
2,0
3,0Student w sposób pasywny i 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. Tunia H., Winiarski B., Energoelektronika, WNT, Warszawa, 1994
  3. Nowak M.,Barlik R., Poradnik inżyniera enrgoelektronika, WNT, Warszawa, 1998, I
  4. Nowak M.,Barlik R., Poradnik inżyniera energoelektronika, WNT, Warszawa, 1998, I
  5. Biskup T., Gierlotka K.,Grzesik B.i inni, Energoelektronika, Wydawnictwo Poitechniki Śląskiej, Gliwice, 2001
  6. 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. Hołub M., Kalisiak S.,Bonisławski M., Materiały pomocnicze i uzupełniające, Strona internetowa Wydziału Elektrycznego ZUT, 2018, I
  3. Fabiański P., Pytlak A., Switek H., Pracownia ułkadow energoelektronicynych, WSiP, Warszawa, 2000
  4. Fabiański P., Pytlak A., Switek H., Pracownia ułkadów energoelektronicznych, WSiP, Warszawa, 2000
  5. Firma, Elementy i podzespoły energoelektroniczne, Stront internetowe producentów elementów i podzespołow energoelektronicznych, 2012
  6. Firma, Elementy i podzespoły energoelektroniczne, Strony internetowe producentów elementów i podzespołow energoelektronicznych, 2012

Treści programowe - ćwiczenia audytoryjne

KODTreść programowaGodziny
T-A-11. Prostowniki - wyznaczanie wartości średniej, skutecznej i RMS napięcia wyprostowanego, tętnień napięcia dla zadanej pojemności1
T-A-2Tranzystory mocy: obliczenia termiczne - straty na przewodzenie i przełączanie, temperatura złącza, radiator2
T-A-3Przetwornica obniżająca napięcie - projekt (elementy półprzewodnikowe)2
T-A-4Przetwnornica obniżająca napięcie - elementy pasywne i magnetyczne2
T-A-5Elementy magnetyczne - transformator podwyższonej częstotliwości2
9

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie do laboratorium1
T-L-2Badanie prostownika - obciążenie rezystancyjne, pojemnościowe, pasywne PFC.2
T-L-3Badanie tranzystorów MOSFET i diody SiC (pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, pomiar wpływu zmian rezystancji i napięcia obwodu bramki na właściwości tranzystora w stanach statycznych, badanie wpływu temperatury na właściwości przyrządu).2
T-L-4Badania przetwornicy DC/DC: przetwornica obniżająca2
T-L-5Badanie przekształtnika DC-DC: przetwornica podwyższająca2
T-L-6Badanie przekształtnika separowanego DC-DC: przetwornica flyback2
T-L-7Badanie przekształtnika separowanego: przetwornica push-pull2
T-L-8Badanie falownika: model symulacyjny w PLECS2
T-L-9Badanie falownika: modulator PWM (symulacyjnie w PLECS)2
T-L-10Badania symulacyjne topologii przetwornicy zadanej przez prowadzącego1
18

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Miejsce i rola energoelektroniki w nowoczesnym przemyśle i gospodarce, rodzaje przekształtników .1
T-W-2Współczesne półprzewodnikowe elementy mocy budowa, zasada działania podstawowe parametry.1
T-W-3Właściwości i parametry termiczne półprzewodnikowych elementów mocy, wyznaczanie strat mocy dobór układów chłodzenia.2
T-W-4Struktura i budowa przekształtnika energoelektronicznego, separowane układy wyzwalania tyrystorów i sterowania tranzystorami mocy .2
T-W-5Przekształtnik AC-DC, prostowniki niesterowane i sterowane jedno i wielofazowe o komutacji sieciowej.4
T-W-6Przekształtnik DC-DC (przerywacz okresowy) obniżający (buck), podwyższający (boost).2
T-W-7Podstawy metod kształtowania napięć i prądów wyjściowych falownika ( PWM, eliminacji harmonicznych, wektorowa, śledzenia fali zadanej).4
T-W-8Współczesne narzędzia analizy i wspomagania projektowania przekształtników energoelektronicznych (CAD).2
18

Formy aktywności - ćwiczenia audytoryjne

KODForma aktywnościGodziny
A-A-1Uczestnictwo w zajęciach15
A-A-2Przygotowanie do zajęć i zadania domowe10
25
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Uczestnictwo w zajęciach18
A-L-2Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych18
A-L-3Sporządzenie sprawozdania z ćwiczeń15
51
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Uczestnictwo w zajęciach18
A-W-2Przygotowanie do egzaminu22
A-W-3Uzupełnienie wiedzy z literatury10
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięEL_1A_C14_W02Student 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 przekształtników energoelektronicznych
Treści programoweT-W-1Miejsce i rola energoelektroniki w nowoczesnym przemyśle i gospodarce, rodzaje przekształtników .
T-W-2Współczesne półprzewodnikowe elementy mocy budowa, zasada działania podstawowe parametry.
T-W-3Właściwości i parametry termiczne półprzewodnikowych elementów mocy, wyznaczanie strat mocy dobór układów chłodzenia.
T-W-4Struktura i budowa przekształtnika energoelektronicznego, separowane układy wyzwalania tyrystorów i sterowania tranzystorami mocy .
T-W-5Przekształtnik AC-DC, prostowniki niesterowane i sterowane jedno i wielofazowe o komutacji sieciowej.
T-W-6Przekształtnik DC-DC (przerywacz okresowy) obniżający (buck), podwyższający (boost).
T-W-7Podstawy metod kształtowania napięć i prądów wyjściowych falownika ( PWM, eliminacji harmonicznych, wektorowa, śledzenia fali zadanej).
T-W-8Współczesne narzędzia analizy i wspomagania projektowania przekształtników energoelektronicznych (CAD).
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne na profesjonalnie wykonanych stanowiskach fizycznych
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne
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 uczenia sięEL_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-2Zrozumienie zasad działania prostych układów przekształtników energoelektronicznych
C-1Zrozumienie zasad działania energoelektronicznych elementów mocy
Treści programoweT-L-1Wprowadzenie do laboratorium
T-A-5Elementy magnetyczne - transformator podwyższonej częstotliwości
T-W-3Właściwości i parametry termiczne półprzewodnikowych elementów mocy, wyznaczanie strat mocy dobór układów chłodzenia.
T-L-2Badanie prostownika - obciążenie rezystancyjne, pojemnościowe, pasywne PFC.
T-L-3Badanie tranzystorów MOSFET i diody SiC (pomiar parametrów w stanie załączenia, blokowania i zaworowym, pomiar wpływu zmian rezystancji i napięcia obwodu bramki na właściwości tranzystora w stanach statycznych, badanie wpływu temperatury na właściwości przyrządu).
T-L-6Badanie przekształtnika separowanego DC-DC: przetwornica flyback
T-L-4Badania przetwornicy DC/DC: przetwornica obniżająca
T-A-2Tranzystory mocy: obliczenia termiczne - straty na przewodzenie i przełączanie, temperatura złącza, radiator
T-W-6Przekształtnik DC-DC (przerywacz okresowy) obniżający (buck), podwyższający (boost).
T-L-10Badania symulacyjne topologii przetwornicy zadanej przez prowadzącego
T-W-4Struktura i budowa przekształtnika energoelektronicznego, separowane układy wyzwalania tyrystorów i sterowania tranzystorami mocy .
T-L-5Badanie przekształtnika DC-DC: przetwornica podwyższająca
T-A-11. Prostowniki - wyznaczanie wartości średniej, skutecznej i RMS napięcia wyprostowanego, tętnień napięcia dla zadanej pojemności
T-L-8Badanie falownika: model symulacyjny w PLECS
T-L-7Badanie przekształtnika separowanego: przetwornica push-pull
T-W-5Przekształtnik AC-DC, prostowniki niesterowane i sterowane jedno i wielofazowe o komutacji sieciowej.
T-W-2Współczesne półprzewodnikowe elementy mocy budowa, zasada działania podstawowe parametry.
T-W-7Podstawy metod kształtowania napięć i prądów wyjściowych falownika ( PWM, eliminacji harmonicznych, wektorowa, śledzenia fali zadanej).
T-A-4Przetwnornica obniżająca napięcie - elementy pasywne i magnetyczne
T-A-3Przetwornica obniżająca napięcie - projekt (elementy półprzewodnikowe)
T-L-9Badanie falownika: modulator PWM (symulacyjnie w PLECS)
T-W-8Współczesne narzędzia analizy i wspomagania projektowania przekształtników energoelektronicznych (CAD).
Metody nauczaniaM-3Ćwiczenia laboratoryjne na profesjonalnie wykonanych stanowiskach fizycznych
M-1Wykład informacyjny
M-2Wykład problemowy
Sposób ocenyS-1Ocena formująca: Na podstawie 'kartkówek' podczas laboratoriów
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 uczenia sięEL_1A_C14_K01Student w sposób pasywny i 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-2Zrozumienie zasad działania prostych układów przekształtników energoelektronicznych
C-1Zrozumienie zasad działania energoelektronicznych elementów mocy
Treści programoweT-L-1Wprowadzenie do laboratorium
Metody nauczaniaM-2Wykład problemowy
M-3Ćwiczenia laboratoryjne na profesjonalnie wykonanych stanowiskach fizycznych
Sposób ocenyS-2Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne
S-1Ocena formująca: Na podstawie 'kartkówek' podczas laboratoriów
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0
3,0Student w sposób pasywny i w minimalnym stopniu wykonuje zadania wynikające z podziału pracy w zespole .
3,5
4,0
4,5
5,0