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 und das Fehlerfortpflanzungsgesetz anwenden.
- verstehen die grundlegenden Funktionsweisen von magnetischen Sensoren und Ultraschallsensoren.
- vesrtehen verschiedene Methoden zur Erfassung von nichtelektrischen Grössen.
- 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 (Lock in-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.