Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik II
Kurzzeichen:
M_EuR_II
Unterrichtssprache:
Deutsch
ECTS-Credits:
12
Arbeitsaufwand (h):
360
Leitidee:
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften und Limitationen der ungeregelten Stromversorgungen und können diese auslegen.
- kennen die Eigenschaften der linearen Spannungsregler und können für ein vorliegendes Design-Problem einen passenden auswählen und dimensionieren.
- kennen die gebräuchlichsten netzgeführten Stromrichterschaltungen.
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannugsregler im Allgemeinen und die Eigenheiten der einzelnenTopologien im Speziellen.
- können die Analysemethoden für egtaktete Wandler anwenden.
- können für eine gebene Anwendung die passende Topologie bestimmen und auslegen.
- können eine Leistunsgverlustanalyse durchführen.
- kennen die für die Leistungselektronik relevanten Eigenschaften der Elektrolytkondensatoren.
- kennen die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler und können für ein gegebenes Design-Problem eine geeignete Topologie auswählen und dimensionieren.
- kennen das Power Factor Corrector (PFC) Prinzip und die entsprechenden Vorschriften.
- können geeignete Schaltungen asulegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichterschaltungen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen, die das Verhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verbessern.
- können Stromversorgungen einsetzen.
- können batteriebtriebene Stromversorgungen auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichter und können sie einsetzen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen um die elektromagnetische Verträglichkeit sicherzustellen.
- kennen die Eigenschaften der Halbleitertechnologien.
- können die logischen Grundschaltungen in Anwendungen einsetzen.
- können Boolsche Funktionen aufstellen und vereinfachen.
- können Schaltungen mit kombinatorischer Logik einsetzen.
- können Schaltungen mit sequentieller Logik anwenden.
- können Zustandsautomaten realisieren.
- kennen grundlegende Kodierungsverfahren zur Fehlersicherung (Blocksicherung, gewichtete Codes, CRC-Codierung).
- kennen die Funktionsweisen und Eigenschaften von Halbleiterspeichern.
- kennen die Funktionsweisen und Eigenschaften von gemischten analog-digital Schaltungen (System-on-a-Chip).
- kennen die grundlegende Funktion und den Aufbau eines einfachen Mikrocontrollers.
- kennen Peripheriemodule eines Mikrocontrollers.
- können Anwendungen auf einem Mikrocontroller implementieren.
- können mittels VHDL eine komplexe digitale Hardware realisieren.
- können eine Applikation mit mittlerer Komplexität auf einem programmierbaren Logikbaustein (FPGA) realisieren.
Modulverantwortung:
Prof. Dr. Heinzelmann Andreas
Lehrpersonen:
Prof. Dr. Schenk Kurt
Standort (angeboten):
Buchs, Waldau St.Gallen
Vorausgesetzte Module:
Modultyp:
Fach-Pflichtmodul für Elektronik und Regelungstechnik STD_05 (PF)
Fach-Pflichtmodul für Elektronik und Regelungstechnik STD_05 (PF)
Modulbewertung:
Note von 1 - 6
Leistungsnachweise und deren Gewichtung
Modulschlussprüfung:
Prüfung nach spezieller Definition
Während der Unterrichtsphase:
Während der Unterrichtsphase wird in den Kursen Digitale Schaltungen und Einführung in Mikrocontroller eine Prüfung geschrieben. Im Kurs Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) wird das Projekt bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Anwendungen der Leistungselektronik eine Prüfung geschrieben und eine Laborabeit bewertet.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird in den Kursen Digitale Schaltungen und Einführung in Mikrocontroller eine Prüfung (Gewicht je 10%) geschrieben. Im Kurs Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL) wird das Projekt bewertet (Gewicht 10%). Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Anwendungen der Leistungselektronik eine Prüfung (Gewicht 7.5%) geschrieben und eine Laborabeit (Gewicht 2.5%) bewertet. Zudem findet über alle Kurse eine abgesetzte Modulschlussprüfung statt (Gewicht 60%).
Bemerkungen:
Inhalte
Angestrebte Lernergebnisse (Abschlusskompetenzen):
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften und Limitationen der ungeregelten Stromversorgungen und können diese auslegen.
- kennen die Eigenschaften der linearen Spannungsregler und können für ein vorliegendes Design-Problem einen passenden auswählen und dimensionieren.
- kennen die gebräuchlichsten netzgeführten Stromrichterschaltungen.
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannugsregler im Allgemeinen und die Eigenheiten der einzelnenTopologien im Speziellen.
- können die Analysemethoden für egtaktete Wandler anwenden.
- können für eine gebene Anwendung die passende Topologie bestimmen und auslegen.
- können eine Leistunsgverlustanalyse durchführen.
- kennen die für die Leistungselektronik relevanten Eigenschaften der Elektrolytkondensatoren.
- kennen die gebräuchlichsten galvanisch isolierten Wandler und können für ein gegebenes Design-Problem eine geeignete Topologie auswählen und dimensionieren.
- kennen das Power Factor Corrector (PFC) Prinzip und die entsprechenden Vorschriften.
- können geeignete Schaltungen asulegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichterschaltungen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen, die das Verhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) verbessern.
- können Stromversorgungen einsetzen.
- können batteriebtriebene Stromversorgungen auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichter und können sie einsetzen.
- können in Schaltungen Massnahmen vorsehen um die elektromagnetische Verträglichkeit sicherzustellen.
Modul- und Lerninhalt:
- ungeregelte Gleichrichterschaltungen
- netzgeführte Stromrichter
- Thyristoren gesteuerte Gleichrichterschaltungen
- Eigenschaften der Elektrolytkondensatoren
- Schaltregler und Schaltnetzteile (Buck-, Boost-, Buck-Boost-, Cuk-, SEPIC- und Buck2-Konverter)
- Leistungsfaktorkorrektur (PFC)
- galvanisch isolierte Wandler (Forward, Full,Bridge, Half Bridge, Push Pull, Current Fed Push Pull, Flyback)
- Wechselrichter (H-Brigde 1- und 3-phasig)
- Batteriebetriebene Stromversorgungen
- Elektromagnetische Verträglichkeit
- Pulsbreitenmodulation und Ansteuerung
- Funktionen: Spannungsregelung, Strombegrenzung, soft start und soft switching
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Selbststudium, Übungen, Gruppenarbeit, E-Learning, Laborübung
Lehrmittel/-materialien:
Skript und Vorlesungsunterlagen
PLECS