Faglig innhold

Hovedfokus i kurset er å presenter avanserte emner innen elektrisk energiomforming hvor man benytter kraftelektronikk komponenter. Først presenteres grunnleggende teori om halvlederkomponenter som benyttes i svitsj-mode kraftelektronikk- omformere. En introduksjon av nøkkelkomponenter i en omformer gis. Dette er sentrale komponenter som gate drivere, magnetisk komponenter og kjølesystem. Metoder for design, modulasjon og styring av DC/DC og DC/AC svitsj-mode kraftelektronikk omformere analyseres. I dette kurset vil man spesielt analysere omformere av noen typer DC/DC omformere; flyback-, forward-, full-bro og resonans-omformere. I tillegg vil klassiske 2- og 3-nivå DC/AC omformere bli studert med fokus på PWM modulasjonsmetoder. Studentene vil bli presentert for sinus PWM, spenningskansellering og selektiv harmonisk eliminasjonsmetoder. En kort innføring i nye typer omformer-topologier vil bli gitt. I tillegg er det en del av målet til kurset at studentene lærer seg å bruke dataprogrammer for å analysere og simulere elektriske og termiske oppførsel til slike system. Til slutt vil studentene bli introdusert for en sanntids simuleringsplattform for emulering en omformers funksjon/oppførsel.

Læringsutbytte

Kunnskap:

Etter å ha gjennomført kurset, vil studenten:

• Ha en dybdeforståelse i metoder for å designe kraftelektronikk omformere som kan benyttes til DC/DC og DC/AC elektrisk energiomforming.
• Være i stand til å vurdere ytelse og egenskaper til kraftelektronikk komponenter og bruke disse i kraftelektronikk-omformere.
• Forstå og kunne benytte avanserte modulasjonsmetoder for en-fase og 3-fase svitsj-mode DC/AC omformere; både 2-nivå og 3-nivå.
• Forstå elektrotermisk modellering og styring av kraftelektronikk-omformere.
• Være i stand til å bruke digitale styreplattformer for emulering og verifikasjon av ytelsen/oppførselen til kraftelektronikk-omformere.

Ferdigheter:

Etter fullført kurs skal studenten være i stand til å:

• designe kraftelektronikk-omformere som utfører DC/DC og DC/AC elektrisk energi-omforming.
• modellere og simulere elektrisk, termisk og elektromagnetisk egenskaper til av kraftelektronikk-system ved bruk av avansert software.
• analysere, anvende og optimalisere modulasjonsmetoder for en-fase og 3-fase svitsj-mode DC/DC og DC/AC kraftelektronikk-omformere.
• bruk/drift av kraftelektronikk-omformere i nåværende og fremtidige elektriske kraftnett, elektrisk transport og industrielle anlegg.
• bruke instrument og utstyr i laboratoriet.
• Bruke en avansert digital emulator plattform for sanntidssimulering og verifikasjon av modulasjonsmetoder og styre system for kraftelektronikk-omformere

Generell kompetanse:

Etter å ha gjennomført kurset skal studentene økt deres:

• Egenskaper i samarbeid og interdisiplinært samarbeid
• Evne til å kommunisere effektivt to fagpersoner og ikke-spesialister gjennom rapporter og presentasjoner.
• Evne til i bidra i innovasjon og innovasjonsprosesser.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger. Øvinger. Tre innleveringer i løpet av semesteret som teller inn mot endelig sluttrapport. Lab-øvinger. Kurset foreleses på engelsk.

Anbefalte forkunnskaper

TET4190 Kraftelektronikk eller andre grunnleggende emner i kraftelektronikk

Kursmateriell

1. Mohan, Undeland, Robbins: Power Electronics: Converters, Applications and Design. 3rd Edition. John Wiley & Sons, 2003. Lecture notes.
2. D. G. Holmes and T. Lipo: Pulse Width Modulation for Power Converters: Principles and Practice. Wiley and IEEE press.
3. Forelesningsnotater vil bli delt online gjennom semesteret.