Lehrveranstaltung
LE - Leistungselektronik
PDF Lehrveranstaltungsverzeichnis English Version: LE
Version: 2 | Letzte Änderung: 13.09.2019 18:23 | Entwurf: 0 | Status: vom verantwortlichen Dozent freigegeben
| Langname | Leistungselektronik |
|---|---|
| Anerkennende LModule | LE_BaET |
| Verantwortlich |
Prof. Dr. Christian Dick
Professor Fakultät IME |
| Organisation und Unterlagen | Kurs in ILU |
| Niveau | Bachelor |
| Semester im Jahr | Sommersemester |
| Dauer | Semester |
| Stunden im Selbststudium | 60 |
| ECTS | 5 |
| Dozenten |
Prof. Dr. Christian Dick
Professor Fakultät IME |
| Voraussetzungen | Komplexe Wechselstromrechnung für lineare AC-Anwendungen (Grundgebiete Elektrotechnik) Integralrechnung abschnittsweise definierter Funktionen (Mathematik) Fourieranalyse (Verständnis orthogonaler Funktionen zur Wirk- und Blindleistungsbestimmung |
| Unterrichtssprache | deutsch, englisch bei Bedarf |
| separate Abschlussprüfung | Ja |
Literatur
Mohan; Undeland; Robbins: Power Electronics – Converters, Applications and Design Wiley Verlag, USA
Online Kurs der ETH Zürich: www.ipes.ethz.ch
Hagmann, Gert: Leistungselektronik - Grundlagen und Anwendungen in der elektrischen Antriebstechnik, 6. Auflage, 2019, AULA Verlag, Verlag für Wissenschaft und Forschung, Wiebelsheim, www.aula-verlag.de, ISBN 978-3-89104-827-6
Probst, Uwe: Leistungselektronik für Bachelors - Grundlagen und praktische Anwendungen, Carl Hanser Verlag München 2011, ISBN 978-3-446-42734-1
Online Kurs der ETH Zürich: www.ipes.ethz.ch
Hagmann, Gert: Leistungselektronik - Grundlagen und Anwendungen in der elektrischen Antriebstechnik, 6. Auflage, 2019, AULA Verlag, Verlag für Wissenschaft und Forschung, Wiebelsheim, www.aula-verlag.de, ISBN 978-3-89104-827-6
Probst, Uwe: Leistungselektronik für Bachelors - Grundlagen und praktische Anwendungen, Carl Hanser Verlag München 2011, ISBN 978-3-446-42734-1
Abschlussprüfung
Details
Die Präsenzklausur enthält neben klassischen schriftlichen Elementen typischerweise auch einen elektronischen Prüfungsteil - zu bearbeiten auf Hardware der TH Köln. Aufgrund der erwarteten Teilnehmerzahl wird geplant die summarische Prüfung als Klausur durchzuführen, im Einzelfall auch strukturierte mündliche Prüfung. Die Klausur stellt sicher, dass jeder Studierende auch individuell die Ziele des L.O. erreicht hat.Mindeststandard
Saubere Trennung von Mittelwerten, Effektivwerten und zeittransienten Signalen.Sauberes Umgehen mit den Bauelementegleichungen passiver Komponenten bei zeittransienten Signalen, indem entsprechende Schaltungen gerechnet werden können.
Verständnis über den geschalteten Charakter der Elektronik (wann leitet welcher Halbleiter), und warum wird geschaltet (->Energieeffizienz).
Prüfungstyp
Die Präsenzklausur enthält neben klassischen schriftlichen Elementen typischerweise auch einen elektronischen Prüfungsteil - zu bearbeiten auf Hardware der TH Köln. Aufgrund der erwarteten Teilnehmerzahl wird geplant die summarische Prüfung als Klausur durchzuführen, im Einzelfall auch strukturierte mündliche Prüfung. Die Klausur stellt sicher, dass jeder Studierende auch individuell die Ziele des L.O. erreicht hat.Lernziele
Kenntnisse
Grundlagen (Bauelemente, Pulsweitenmodulation, Beschreibung von Signalen, Steady-State Analyse, Netzrückwirkungen)
Selbstgeführte DC-DC Konverter (Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller, Hoch-Tiefsetzsteller, Zweiquadrantensteller, H4-Brücke als DC-DC Wandler)
Selbstgeführte Wechselrichter und Gleichrichter (H4-Brücke als DC-AC Wandler, DreiphasigePulswechselrichter)
Ausblick: Relevanz für Energieeffizienz & Hochspannungs-Gleichstromübertragung
Selbstgeführte DC-DC Konverter (Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller, Hoch-Tiefsetzsteller, Zweiquadrantensteller, H4-Brücke als DC-DC Wandler)
Selbstgeführte Wechselrichter und Gleichrichter (H4-Brücke als DC-AC Wandler, DreiphasigePulswechselrichter)
Ausblick: Relevanz für Energieeffizienz & Hochspannungs-Gleichstromübertragung
Fertigkeiten
Der Studierende hat er ein grundsätzliches Urteilsvermögen, ob für eine bestimmte technische Anwendung Leistungselektronik zum Einsatz kommen sollte, oder nicht. Dem Studierenden ist die Bedeutung der Leistungselektronik für die Themen Automatisierung, Energietechnik, und Energieeffizienz bewusst.
Die Studierenden kennen die Funktionsweise der wichtigsten Konverter. Sie sind mit den Begriffen zur Beschreibung und Charakterisierung leistungselektronischer Schaltungen vertraut.
Konkrete gegebene leistungselektronische Schaltungen kann der Studierende bzgl. Effizienz, Rückwirkungen und Bauteilaufwand analysieren und diskutieren.
Die Reihe der zur Vorlesung notwendigen Werkzeugkasten-themen (THD-Berechnung, Halbleiterbauelemente, …) kann der Studierende vollständig anwenden.
Die Studierenden kennen die Funktionsweise der wichtigsten Konverter. Sie sind mit den Begriffen zur Beschreibung und Charakterisierung leistungselektronischer Schaltungen vertraut.
Konkrete gegebene leistungselektronische Schaltungen kann der Studierende bzgl. Effizienz, Rückwirkungen und Bauteilaufwand analysieren und diskutieren.
Die Reihe der zur Vorlesung notwendigen Werkzeugkasten-themen (THD-Berechnung, Halbleiterbauelemente, …) kann der Studierende vollständig anwenden.
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Vorlesung | 2 |
| Übungen (ganzer Kurs) | 0 |
| Übungen (geteilter Kurs) | 2 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
Komplexe Wechselstromrechnung beherrschen, Wirk- und Blindleistung (Grundschwingungsblindleistung), Hohes Verständnis von Integralrechnung bei abschnittsweise definierten Funktionen, Fourierreihe als Basis für Orthogonalität von Signalen
Begleitmaterial
Vorlesungsskript, Übungsskript
Simulationstool für einfache Schaltungen - mit vielen Simulationsinstanzen
Simulationstool für einfache Schaltungen - mit vielen Simulationsinstanzen
Separate Prüfung
keine
Lernziele
Kenntnisse
Gleichrichterschaltungen, Selbstgeführte Wandler, Bewertung von Filtereigenschaften
Fertigkeiten
Umgang mit einem Simulationstool, Schaltungsaufbau, Umgang mit Laborequipment wie Oszilloskop etc..., Ausarbeitung von technischen Praktikumsberichten
Handlungskompetenz demonstrieren
Aufbau von Schaltungen, Umgang mit Messtechnik, Abgleich Simulation / Experiment, Erklärung diverser Effekte
Aufwand Präsenzlehre
| Typ | Präsenzzeit (h/Wo.) |
|---|---|
| Praktikum | 1 |
| Tutorium (freiwillig) | 0 |
Besondere Literatur
keine/none
Besondere Voraussetzungen
Komplexe Wechselstromrechnung beherrschen, Wirk- und Blindleistung (Grundschwingungsblindleistung), Hohes Verständnis von Integralrechnung bei abschnittsweise definierten Funktionen, Fourierreihe als Basis für Orthogonalität von Signalen
Begleitmaterial
Praktikumsskripte zu den Praktikumsteilen
Separate Prüfung
Prüfungstyp
praxisnahes Szenario bearbeiten (z.B. im Praktikum)Details
Eingangstestat: Es wird abgefragt, inwieweit der Studierende vorbereitet ist und die Inhalte so weit verstanden hat, so dass die Teilnahme sinnvoll ist.Während der Praktikumsdurchführung fragen die Praktikumsbetreuer diverse Sachen ab, aber insbesondere. "Was machen Sie gerade? / Begründen Sie ihren nächsten Schritt."
Nach der Praktikumsdurchführung werden Praktikumsergebnisse abgefragt.
Das Gespräch und die Beobachtung der Praktikumsdurchführung mit Eingriffen (Korrekturvorschläge, Hinweisen auf falsch verstandene Zusammanhänge, ...) wird als wesentliche Form angesehen, um Kompetenz der Studierenden zu erkennen (Prüfung) und zu verbessern (Lehre).
Mindeststandard
Die Studieren zeigen, dass Sie sich vorbereitet haben und im Vorfeld verstanden haben, was der Praktikumsgegenstand ist, dass Sie im Praktikum aktiv mitarbeiten und auch im Nachgang die Ergebnisse darstellen können.
Bei Fehlern, bitte Mitteilung an die
Webredaktion der Fakultät IME
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