3. Содержание дисциплины. Основные разделы.

Лекции:

• Особенности математических моделей цифровых систем

• Учет эффекта квантования по уровню

• Учет эффекта квантования по времени

• Модели дискретных систем: метод ПФ- преобразование и его свойства

• Дискретная динамическая модель СП

• ПФ непрерывной части (НЧ) системы с одним ПП

• ДПФ НЧ с несколькими частотами прерывания

• Особенности расчета ДПФ НЧ при регулировании по среднему значению выходной координаты

• ПФ микроЭВМ

• Структуры моделей НЧ СЭП

• Структуры замкнутых СЭП с микропроцессорным управлением

• Модели дискретных систем: метод переменных состояния

• Разностные уравнения

• Дискретные УС

• Связь ПФ и УС

Практика (лабораторные работы):

• Исследование методов линеаризации нелинейностей

• Исследование процессов квантования по времени и уровню в цифровых системах

• Синтез цифровых регуляторов традиционными методами

• Синтез цифровых регуляторов методом полиномиальных уравнений

• Исследование методики синтеза модального регулятора

Виды учебной работы: лекционные, лабораторные, практические занятия.

Изучение дисциплины заканчивается: экзамен.

Б.3.В.8. Аннотация программы учебной дисциплины “Проектирование силовых электронных преобразователей энергии”

Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 7 зачетных единиц (252 час)

Цель и задачи дисциплины

Дисциплина "Проектирование силовых электронных преобразователей энергии" предназначена для изучения основ автоматизированного проектирования и программных средств исследования на ЭВМ электромагнитных процессов и проектирования силовых электронных устройств, являющихся базовыми в системах управления электроприводами. На основе этой дисциплины в дальнейшем познаются специальные дисциплины: “Системы управления электроприводами ”, “Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов”.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате ее изучения студенты должны:

- овладеть идеологией, методологией и техникой автоматизированного проектирования систем управления электроприводами;

- знать задачи, возникающие при автоматизированном проектировании электроприводов и автоматизации математического описания систем, методы и формы математического описания, уметь переходить от различных форм математического описания к форме уравнений состояния;

- уметь формировать и решать уравнения состояния полупроводниковых преобразователей электрической энергии и импульсных электронных устройств;

- грамотно применять для автоматизированного расчета и исследования электромагнитных процессов в силовых электронных устройствах пакеты прикладных программ;

- уметь разработать, либо грамотно выбрать схемы управления выпрямителями, инверторами, импульсными преобразователями, а также схему блока питания системы управления;

- владеть навыками разработки и изготовления печатных плат;

- умело пользоваться стандартами, и различными пакетами прикладных программ при выполнении конструкторских, исследовательских и других видов документации, а также при оформлении документации на новую законченную разработку.

Дисциплина «Проектирование силовых электронных преобразователей энергии» формирует следующие компетенции (указаны коды компетенций): ПК-1, ПК-2, ПК-6, ПК-8, ПК-9, ПК-15, ПК-16, ПК-18.

Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы)

Вид учебной работы	Всего часов/ зачетных единиц	6 семестр	7 семестр
Аудиторные занятия:	108/3	72/2	36/1
лекции	54/1,5	36/1	18/0,5
практические занятия (ПЗ)
семинарские занятия (СЗ)	–	–	–
лабораторные работы (ЛР)	54/1,5	36/1,0	18/0,5
другие виды аудиторных занятий
промежуточный контроль
Самостоятельная работа:	108/3,0	36/1,0	72/2,0
курсовой проект (работа):	54/1.5	–	54/1,5
Вид итогового контроля (экзамен)	36/1,0	36/1,0	–
Общая трудоемкость дисциплины	252/7	144/4	108/3,0

Содержание дисциплины. Основные разделы

Введение. Предмет дисциплины и ее задачи. Основные схемы неуправляемых и управляемых выпрямителей, их моделирование с помощью пакетов прикладных программ. Инженерный расчет параметров и динамических показателей выпрямителей, включаемых в сеть. Расчет индуктивности дросселя и емкости конденсатора сглаживающего фильтра, а также активных сопротивлений, учитывающих потери в этих элементах. Расчет максимальных значений тока в дросселе и напряжения на нагрузке при включении выпрямителя. Исследование квазиустановившихся и переходных электромагнитных процессов на ПЭВМ. Обеспечение заданных статических и динамических показателей. Техника моделирования и исследования. Формирование оптимального управления при включении выпрямителей в сеть. Моделирование тиристоров и схем управления ими. Схема оптимального управления выпрямителем при его включении в сеть. Моделирование автономных инверторов.

Схемы моделей однофазных и трехфазных инверторов на IGBT транзисторах и тиристорах. Оптимальное управление преобразователем со звеном постоянного тока. Обеспечение оптимального управления в системе управляемый выпрямитель – автономный инвертор. Моделирование и исследование электромагнитных процессов в импульсных стабилизаторах постоянного напряжения. Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения (ИСН). Сущность импульсного регулирования. Достоинства и схема модели последовательного ИСН с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Схема управления ИСН с ШИМ. Преобразователи частоты. Функциональные схемы, сравнительная характеристика и области применения. Принципиальные электрические схемы однофазных и трехфазных управляемых и полууправляемых выпрямителей с индуктивно-емкостным сглаживающим фильтром. Выбор и расчет элементов схем. Принципиальные электрические схемы однофазных и трехфазных автономных инверторов на транзисторах и тиристорах. Выбор и расчет элементов схем. Системы управления. Проектирование. Система управления преобразователем частоты. Системы управления. Автоматизированное проектирование. Аналоговое и цифровое имитационное моделирование электроприводов. Задачи, возникающие при автоматизированном проектировании электроприводов. Функциональная схема системы управления преобразователем частоты со звеном постоянного тока. Принципиальные электрические схемы управления выпрямителями. Система импульсно-фазового управления: устройства синхронизации сигнала управления с сетью, генераторы пилообразного напряжения, формирователи и усилители сигналов управления. Блокинг-генераторы. Автоматизация математического описания систем. Декомпозиция и диакоптика. Задачи, стоящие при автоматизации математического описания. Формы математического описания многомерных непрерывных линейных систем. Переход от различных форм математического описания к форме уравнений состояния. Переход от передаточных функций и обычных дифференциальных уравнений путем последовательного соединения интеграторов. Переход к уравнениям состояния методом разложения на элементарные дроби. Принципиальные электрические схемы управления автономными инверторами.

Практические схемы задающих генераторов. Схемы, обеспечивающие исключение сквозных токов в инверторах. Распределители импульсов. Гальваническая развязка силовой цепи инвертора от схемы управления. Выходные каскады схем управления в транзисторных и тиристорных инверторах. Блоки питания систем управления. Выбор структурной схемы блока питания в зависимости от схемы системы управления, амплитуды и частоты первичного источника. Однотактные и двухтактные схемы силовой цепи блока питания. Схема блока с автоматической защитой от короткого замыкания и перегрузок по току. Принципиальная электрическая схема непрерывно-импульсного стабилизатора нескольких напряжений. Разработка и изготовление печатных плат для блока питания и системы управления. Разработка конструкции преобразователя и определение размеров печатных плат. Использование для разработки и изготовления печатных плат графических пакетов прикладных программ. Формирование и решение уравнений состояния. Формирование уравнений состояния для электронных схем. Математические модели полупроводниковых регулируемых преобразователей. Понятия коммутационных функций. Параметры и характеристики системы, изменяемые при автоматизированном проектировании.

Виды учебной работы: лекционные, лабораторные занятия, курсовое проектирование.

Изучение дисциплины заканчивается: экзамен, зачет, защита курсового проекта.