Modulbeschreibung

Elektronik und Regelungstechnik III

ECTS-Punkte:
10
Lernziele:

Die Studierenden

  • können Stromversorgungen auslegen.
  • können Spulen und Transformatoren dimensionieren.
  • kennen die Eigenschaften und die typischen Einsatzgebiete der verschiedenen Leistungshalbleiter und können deren Funktionsprinzipien beschreiben.
  • kennen die gebräuchlichsten Regelkonzepte für getaktete Wandler und ihre Eigenschaften.
  • kennen das power factor corrector (PFC) Prinzip und die entsprechenden Vorschriften.
  • können PFC Schaltungen auslegen.
  • kennen die Funktionsweise der Wechselrichter und können sie einsetzen.
  • kennen die Eigenschaften und die Arbeitsweise der verschiedenen elektrischen Antriebe.
  • kennen gebräuchliche Motorentreiberschaltungen und das space vector Modulationsverfahren um diese anzusteuern.

 

  • kennen die Grundlagen von zeitkontinuierlichen Signalen und Systemen.
  • kennen die Grundlagen der analogen Filter.
  • können passive analoge Filter auslegen.
  • können aktive analoge Filter auslegen.
  • kennen die Funktionsweise von Impedanzwandlern.
  • können Impedanzwandler auslegen.
  • können Hochfrequenzfilter auslegen.

 

  • 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 anspruchsvolle digitale Hardware realisieren.
  • können eine Applikation mit mittlerer Komplexität auf einem programmierbaren Logikbaustein (FPGA) realisieren.

Kurse in diesem Modul

Analoge Filter:
  • Theoretische Grundlagen analoger Filter
  • Passive analoge Filter
  • Aktive analoge Filter
  • Grundlagen der Impedanzwandler
  • Hochfrequenzfilter
     
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Anwendung der Leistungselektronik:
  • Auslegung von Spule und Transformator
  • Ferromagnetische Werkstoffe
  • Wirbelstromverluste, Skin-Effekt und Proximity-Effekt
  • Leistungshalbleiter, wie MOSFET, IGBT (insulated bipolar transistor), Thyristor und GTO (gate turn off thyristor)
  • Pulsbreitenmodulation und Ansteuerung von Leistungshalbleitern
  • Spannungsregelung (voltage- und current mode control)
  • Power factor correction (PFC)
  • Wechselrichter
  • Antriebe (DC-Motor, Asynchron- und Synchronmaschine, Schrittmotor und Brushless-DC-Motor)
  • Motorentreiber
  • Space vector modulation
Klassenunterricht 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
Klassenunterricht mit 4 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
     
Projekt mit 0 Lektionen pro Woche
Disclaimer

Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.