Modulbeschreibung
Elektronik und Regelungstechnik III
ECTS-Punkte:
10
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die Eigenschaften der getakteten Spannungsregler im Allgemeinen und die Eigenheiten der einzelnen Topologien im Speziellen.
- können die Analysemethoden für getaktete Wandler anwenden.
- können für eine gegebene Anwendung die passende Topologie bestimmen und auslegen.
- können eine Leistungsverlustanalyse durchführen.
- kennen die für die Leistungselektronik relevanten Eigenschaften der Kondensatoren.
- 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 PFC Schaltungen auslegen.
- können Stromversorgungen auslegen.
- kennen die Funktionsweise der Wechselrichter und können sie einsetzen.
- können eine Spule und einen Transformator dimensionieren.
- können ein komplexes digitales System in einer programmierbaren Logik entwerfen.
- können synchrone Schaltungen entwerfen.
- können ein komplexes System bestehend aus einem Controller mit Peripheriebausteinen auf einer programmierbaren Logik realisieren (System on Chip).
- können dynamische Systeme in ihren Eigenschaften analysieren und dafür einen passenden kontinuierlichen Regler so entwerfen, dass der geschlossene Regelkreis vorgegebene Anforderungen erfüllt.
- können die gängigen Reglertypen schaltungstechnisch auslegen und implementieren.
- kennen die Grundlagen der mathematischen Beschreibung von Abtastsystemen (insbesondere die z-Transformation).
- können diskrete Regler in einem Zielsystem implementieren.
- können diskrete Regler im z-Bereich auslegen und optimieren.
- können die Messunsicherheitsanalyse inklusiv Fehlerfortpflanzungsgesetz anwenden.
- kennen die grundlegenden Funktionsweisen von magnetischen Sensoren und Ultraschallsensoren.
- können die zu den obigen Sensortypen gehörenden Messelektronikschaltungen entwickeln.
- können mittels VHDL eine komplexe digitale Hardware realisieren.
- können eine Applikation mit mittlerer Komplexität auf einem programmierbaren Logikbaustein (FPGA) realisieren.
Kurse in diesem Modul
Digitale Systeme:
- Digitale Signale
- Programmierbare Logik
- System on Chip
- Synchronisation
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Anwendung der Leistungselektronik:
- 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
- Auslegung von Spule und Transformator
- Ferromagnetsiche Werkstoffe
- Wirbelstromverluste, Skin-Effekt und Proximity-Effekt
- Pulsbreitenmodulation und Ansteuerung
- Funktionen: Spannungsregelung, Strombegrenzung, soft start und soft switching
Blockkurs mit 4 Lektionen pro Woche
Kontinuierliche und diskrete Regelsysteme:
- kontinuierliche Regler, Reglerentwurf nach dem Betragsoptimum, Reglerentwurf nach dem symmetrischen Optimum, schaltende Regler, PID-Regler mit Modifikationen, Kompensationsregler, Smith-Prädikator
- Systemanalyse, Identifikation im Zeitbereich
- erweiterte Modellbildung für DC-Motoren
- Optimierungskriterien von Regelkreisen, Integralkriterien
- Behandlung von Abtastsystemen, Einführung der z-Transformation
- Beschreibung diskreter Systeme durch Differenzengleichungen
- diskreter Regler (s/z) mit Anwendung
- Stabilität diskreter Systeme
Blockkurs mit 3.5 Lektionen pro Woche
Messsysteme:
- Messelektronik (Lockin-Verstärker, Rauschanalyse, Abschirmungen)
- Sensorik (magnetische Sensoren, Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren)
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Projekt Entwicklung von Digitalschaltungen (VHDL):
- Einführung in VHDL
- Synthese und Simulation
- Implementation in einem FPGA
- Entwicklung einer Beispielapplikation
Blockkurs mit 0.5 Lektionen pro Woche
Disclaimer
Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.