ΣΧΟΛΗ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ

ΤΜΗΜΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

Προπτυχιακό

ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ECE_BΚ705

ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

7ο

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΙΣΧΥΟΣ Ι

ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
σε περίπτωση που οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται σε διακριτά μέρη του μαθήματος π.χ. Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις κ.λπ. Αν οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται ενιαία για το σύνολο του μαθήματος αναγράψτε τις εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας και το σύνολο των πιστωτικών μονάδων

ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ
ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ

Ενιαία Διδασκαλία και Εργαστήριο

4+2

5

Προσθέστε σειρές αν χρειαστεί. Η οργάνωση διδασκαλίας και οι διδακτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται περιγράφονται αναλυτικά στο 4.

ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Υποβάθρου , Γενικών Γνώσεων, Επιστημονικής Περιοχής, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων

Επιστημονικής Περιοχής, Ανάπτυξης δεξιοτήτων

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ:

Μαθηματικά, Φυσική, Ανάλυση Κυκλωμάτων και Δικτύων Ισχύος, Ηλεκτρομαγνητισμός, Ηλεκτρονικά, Ηλεκτρικές Μηχανές, Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ:

ΕΛΛΗΝΙΚΑ

ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS

ΟΧΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)

https://eclass.upatras.gr/courses/EE672/, https://eclass.upatras.gr/courses/EE897/

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.

Συμβουλευτείτε το Παράρτημα Α

·    Περιγραφή του Επιπέδου των Μαθησιακών Αποτελεσμάτων για κάθε ένα κύκλο σπουδών σύμφωνα με Πλαίσιο Προσόντων του Ευρωπαϊκού Χώρου Ανώτατης Εκπαίδευσης

·    Περιγραφικοί Δείκτες Επιπέδων 6, 7 & 8 του Ευρωπαϊκού Πλαισίου Προσόντων Διά Βίου Μάθησης και Παράρτημα Β

·    Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων

Επιδιωκόμενα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος:

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα μπορεί να:

1.      έχει κατανοήσει τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά και τη λειτουργική συμπεριφορά (στατική και δυναμική) του θυρίστορ, καθώς και τις μεθόδους παλμοδότησης, προστασίας και ψύξης αυτού. Επίσης, θα μπορεί να έχει κατανοήσει τη λειτουργική συμπεριφορά νεότερων ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος (GTO θυρίστορ, MOSFET ισχύος, IGBT κλπ).

2.     έχει κατανοήσει και να αναλύει τη λειτουργική συμπεριφορά μονοφασικών και τριφασικών μετατροπέων Ε.Τ. σε Ε.Τ.  (ρυθμιστές Ε.Τ.), των μετατροπέων Ε.Τ. σε Σ.Τ. (ανορθωτικές διατάξεις), καθώς και το φαινόμενο της μετάβασης και τις επιπτώσεις του σε μετατροπείς φυσικής σβέσης.

3.     έχει κατανοήσει τις έννοιες της ενεργού, άεργου και φαινόμενης ισχύος στους προαναφερθέντες μετατροπείς, καθώς και την έννοια των αρμονικών ρεύματος και τάσης και την επίδρασή τους στο δίκτυο και στο φορτίο.

4.     έχει κατανοήσει και να αναλύει τη λειτουργική συμπεριφορά μετατροπέων Σ.Τ. σε μονοφασική ή τριφασική Ε.Τ. με τρανζίστορ και με θυρίστορ.

5.     έχει κατανοήσει την κλασσική και τις βελτιωμένες μεθόδους SPWM  για την παλμοδότηση μονοφασικών και τριφασικών αντιστροφέων τάσης, καθώς και τη μεθοδολογία ρύθμισης της ενεργού τιμής και της συχνότητας της τάσης εξόδου.

6.     έχει κατανοήσει τον έλεγχο μηχανών εναλλασσόμενου ρεύματος με τη χρήση αντιστροφέων ισχύος.

7.     είναι ικανός να αναλύει και να υπολογίζει διάφορα ηλεκτρικά μεγέθη (τάση, ρεύμα, ισχύς κλπ) σε διατάξεις που περιλαμβάνουν τους προαναφερθέντες μετατροπείς.

8.     είναι ικανός να αναλύει, υπολογίζει και διαστασιοποιεί ένα σύστημα που περιλαμβάνει τις προαναφερθείσες τοπολογίες μετατροπέων.

9.     είναι ικανός να δομήσει ένα σύστημα που περιλαμβάνει τους προαναφερθέντες μετατροπείς, να χειρισθεί τα όργανα μέτρησης και να πραγματοποιεί και να αναλύει μετρήσεις ηλεκτρικών και ενεργειακών μεγεθών.

Δεξιότητες:

Στο τέλος αυτού του μαθήματος ο φοιτητής θα έχει περαιτέρω αναπτύξει τις ακόλουθες δεξιότητες:

1.      Ικανότητα να επιδεικνύει γνώση και κατανόηση των ουσιωδών δεδομένων, εννοιών, θεωριών και στρατηγικών που σχετίζονται, γενικά, µε το γνωστικό αντικείμενο των Ηλεκτρονικών Ισχύος και ιδιαίτερα των ρυθμιστών εναλλασσόμενης τάσης, των ανορθωτικών διατάξεων ισχύος και των μετατροπέων Σ.Τ. σε μονοφασική ή τριφασική Ε.Τ..

2.      Ικανότητα να εφαρμόζει αυτή τη γνώση και κατανόηση στη λύση σύνθετων
προβλημάτων.

3.      Ικανότητα να υιοθετεί και να εφαρμόζει μεθοδολογία για τη λύση προβλημάτων που σχετίζονται με τη διδαχθείσα ύλη, ακόμα και αν δεν είναι οικεία.

4.      Ικανότητα δόμησης συστημάτων μετατροπής ισχύος και χειρισμού των οργάνων μέτρησης ηλεκτρικών και ενεργειακών μεγεθών.

5.      Δεξιότητες μελέτης που απαιτούνται για τη συνεχιζόμενη επαγγελματική ανάπτυξη και εξέλιξη.

6.      Ικανότητα να αλληλοεπιδρά µε άλλους σε προβλήματα του ιδίου ή ακόμα και διεπιστημονικού πεδίου.

Γενικές Ικανότητες

Λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο πτυχιούχος (όπως αυτές αναγράφονται στο Παράρτημα Διπλώματος και παρατίθενται ακολούθως) σε ποια / ποιες από αυτές αποσκοπεί το μάθημα;.

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις

Λήψη αποφάσεων

Αυτόνομη εργασία

Ομαδική εργασία

Εργασία σε διεθνές περιβάλλον

Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Σχεδιασμός και διαχείριση έργων

Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα

Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου

Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής

Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

    1.    Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

    2.    Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις

    3.    Λήψη αποφάσεων

    4.    Αυτόνομη εργασία

    5.    Ομαδική εργασία

    6.    Εργασία σε διεθνές περιβάλλον

    7.    Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

    8.    Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

    9.    Σχεδιασμός και διαχείριση έργων

 10.    Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

1.    Λειτουργίες και κατηγοριοποίηση των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος, ημιαγωγικά στοιχεία ισχύος, κατασκευαστικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των θυρίστορ, ανάλυση της στατικής και δυναμικής τους συμπεριφοράς, κυκλώματα έναυσης, προστασία, ψύξη, άλλα ημιαγωγικά στοιχεία ισχύος (GTO θυρίστορ, MOSFET ισχύος, IGBT κ.λ.π.)

2.    Μετατροπείς φυσικής σβέσης χωρίς μετάβαση (ρυθμιστές E.T.), μονοφασικοί και τριφασικοί μετατροπείς με αντιπαράλληλα θυρίστορ, γωνία έναυσης, κυματομορφές ρευμάτων και τάσεων, ρύθμιση ενεργού ισχύος, άεργος ισχύς, φαινόμενη ισχύς, μέθοδοι ελέγχου, εφαρμογές, ομαλοί εκκινητές.

3.    Μετατροπείς φυσικής σβέσης, στους οποίους εμφανίζεται το φαινόμενο της μετάβασης (ανορθωτικές διατάξεις):

3.1.    Μονοφασική γέφυρα πλήρως ελεγχόμενη, κυματομορφές τάσεων και ρευμάτων, τροφοδοσία και έλεγχος μηχανών συνεχούς ρεύματος, φαινόμενα μετάβασης, άεργος ισχύς, αρμονικές, διπλός μονοφασικός μετατροπέας, λειτουργία στα τέσσερα τεταρτημόρια, μονοφασική γέφυρα μερικώς ελεγχόμενη.

3.2.    Άεργος ισχύς ελέγχου και άεργος ισχύς μετάβασης.

3.3.    Τριφασικός μετατροπέας τριών παλμών, γωνία έναυσης, κυματομορφές τάσεων και ρευμάτων, φαινόμενο μετάβασης, αρμονικές.

3.4.    Τριφασική γέφυρα έξι παλμών, κυματομορφές τάσεων και ρευμάτων, ενεργός, άεργος και φαινόμενη ισχύς, φαινόμενα μετάβασης, αρμονικές, τροφοδοσία και έλεγχος μηχανών συνεχούς ρεύματος.

3.5.    Τριφασική γέφυρα μερικώς ελεγχόμενη, κυματομορφές τάσεων και ρευμάτων.

3.6.    Υπολογισμός ανορθωτικού συστήματος, μετασχηματιστές για ηλεκτρονικούς μετατροπείς φυσικής σβέσης, επίδραση αρμονικών.

3.7.    Μετατροπείς οδηγούμενοι από το δίκτυο με αντιστροφή ρεύματος, μετατροπείς συχνότητας οδηγούμενοι από το δίκτυο, μετατροπείς οδηγούμενοι από το φορτίο.

4.    Μετατροπείς Σ.Τ. σε Ε.Τ. (αντιστροφείς)

4.1.    Κατηγοριοποίηση, Εφαρμογές, Αντιστροφείς πηγής τάσης, ρεύματος και εμπέδησης.

4.2.    Μετατροπείς συνεχούς τάσης σε μονοφασική εναλλασσόμενη με τρανζίστορ, κυκλωματική ανάλυση για ωμικό και ωμικό-επαγωγικό φορτίο, παλμοδότηση με τετραγωνικούς παλμούς, παλμοδότηση με τη μέθοδο SPWM, ρύθμιση ενεργού τιμής και συχνότητας της τάσης εξόδου, φασματική ανάλυση τάσης εξόδου, αρμονικές.

4.3.    Μετατροπείς συνεχούς τάσης σε μονοφασική εναλλασσόμενη με θυρίστορ (εξαναγκασμένη μετάβαση), κυκλωματική ανάλυση βασικών τοπολογιών για ωμικό και ωμικό-επαγωγικό φορτίο, παλμοδότηση με τετραγωνικούς παλμούς, κυματομορφές τάσεων και ρευμάτων, βελτιωμένες τοπολογίες μετατροπέων Σ.Τ. σε μονοφασική Ε.Τ.

4.4.    Μετατροπείς συνεχούς τάσης σε τριφασική εναλλασσόμενη με τρανζίστορ, κυκλωματική ανάλυση, παλμοδότηση με τετραγωνικούς παλμούς, παλμοδότηση με τη μέθοδο SPWM, ρύθμιση ενεργού τιμής και συχνότητας της τάσης εξόδου, φασματική ανάλυση τάσεων, αρμονικές.

4.5.    Ασύγχρονη, Σύγχρονη και Προϋπολογισμένη SPWM, Βελτιωμένες μέθοδοι παλμοδότησης SPWM, μέθοδος SVPWM και Διανυσματικός έλεγχος αντιστροφέων.

4.6.    Εφαρμογές μετατροπέων Σ.Τ. σε Ε.Τ., τροφοδοσία ασύγχρονων και σύγχρονων μηχανών, μέθοδοι ελέγχου, έλεγχος ταχύτητας και ροπής, χρήση αντιστροφέων σε συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (φωτοβολταϊκά, αιολικά κλπ), σε συστήματα κατανεμημένης παραγωγής και σε μικροδίκτυα.

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.

Διαλέξεις, Εργαστήριο

Παραδόσεις με χρήση παρουσιάσεων με βιντεοπροβολέα (powerpoint), υποδειγματική επίλυση απλών και σύνθετων προβλημάτων.

Εργαστηριακή εξάσκηση (οκτώ εργαστηριακές ασκήσεις στο αντικείμενο του μαθήματος, διαρκείας τριών ωρών εκάστη). Στα πλαίσια της κάθε εργαστηριακής άσκησης, συζήτηση-επίλυση σχετικών προβλημάτων.

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές

ΝΑΙ

Στο e-class υπάρχουν videos των διαλέξεων και των εργαστηριακών ασκήσεων, καθώς και οι παρουσιάσεις (powerpoint).

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας.

Διαλέξεις, Σεμινάρια, Εργαστηριακή Άσκηση, Άσκηση Πεδίου, Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας, Φροντιστήριο, Πρακτική (Τοποθέτηση), Κλινική Άσκηση, Καλλιτεχνικό Εργαστήριο, Διαδραστική διδασκαλία, Εκπαιδευτικές επισκέψεις, Εκπόνηση μελέτης (project), Συγγραφή εργασίας / εργασιών, Καλλιτεχνική δημιουργία, κ.λπ.

Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης ώστε ο συνολικός φόρτος εργασίας σε επίπεδο εξαμήνου να αντιστοιχεί στα standards του ECTS

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης

Γλώσσα Αξιολόγησης, Μέθοδοι αξιολόγησης, Διαμορφωτική  ή Συμπερασματική, Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής, Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης Δοκιμίων, Επίλυση Προβλημάτων, Γραπτή Εργασία, Έκθεση / Αναφορά, Προφορική Εξέταση, Δημόσια Παρουσίαση, Εργαστηριακή Εργασία, Κλινική Εξέταση Ασθενούς, Καλλιτεχνική Ερμηνεία, Άλλη / Άλλες

Αναφέρονται  ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

Γλώσσα Αξιολόγησης: Ελληνική

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος προκύπτει ως συνδυασμός των βαθμών:

α)  της τελικής γραπτής εξέτασης (60%), που περιλαμβάνει ερωτήσεις στη θεωρία και επίλυση προβλημάτων

β)   του βαθμού της εργαστηριακής εξάσκησης (40%).

Ο βαθμός της εργαστηριακής εξάσκησης προκύπτει ως συνδυασμός των βαθμών:

α) της προφορικής εξέτασης κατά τη διάρκεια της εργαστηριακής εξάσκησης (40%)

β)  της γραπτής αναφοράς (20%)

γ)  της τελικής εξέτασης στην εργαστηριακή εξάσκηση (40%)

Ελάχιστος προβιβάσιμος βαθμός: 5/10

-   Προτεινόμενη Βιβλιογραφία:

1.    Διδακτικό Βιβλίο «Εισαγωγή στα Ηλεκτρονικά Ισχύος» 18548762

      Συγγραφείς: Mohan Ned, Undeland Tore, Robbins William, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ& ΥΙΟΙ ΟΕ (3^η, 2010)

2.    Διδακτικό Βιβλίο «Ηλεκτρονικά Ισχύος» 68388749

      Συγγραφέας: Μανιάς Στέφανος, Εκδόσεις ΚΑΛΑΜΑΡΑ ΕΛΛΗ (2^η, 2017)

3.    Διδακτικό Βιβλίο « Ηλεκτρονικά Ισχύος» 18549116

      Συγγραφέας: Κιοσκερίδης Ιορδάνης, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ& ΥΙΟΙ ΟΕ (1^η, 2008)

4.    Διδακτικό Βιβλίο « Ηλεκτρονικά Ισχύος» 14836

      Συγγραφέας: Rashid Μuhammad, Εκδόσεις ΣΤΕΛΛΑ ΠΑΡΙΚΟΥ & ΣΙΑ ΟΕ (1^η, 2010)

5.    Σημειώσεις «Ηλεκτρονικά Ισχύος – θυρίστορ, μετατροπείς, εφαρμογές»

      Συγγραφέας: Σαφάκας Αθανάσιος, 2008

6.    Σημειώσεις «Αντιστροφείς Τάσης και Μέθοδοι Ελέγχου»

      Συγγραφέας: Τατάκης Εμμανουήλ, 2015.

7.    Σημειώσεις «Σημειώσεις Εργαστηρίου Ηλεκτρονικών Ισχύος Ι»

      Συγγραφέας: Τατάκης Εμμανουήλ, 2018.

-   Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

1.    IEEE Transactions on Power Electronics

2.    IEEE Transactions on Emerging and Selected Topics in Power Electronics

3.    IEEE Transactions on Industrial Electronics

4.    IEEE Transactions on Industry Applications

5.    IEEE Transactions on Energy Conversion

6.    IEEE Transactions on Magnetics

7.    IEEE Transactions on Power Delivery

8.    IEEE Transactions on Power Systems

9.    IEEE Transactions on Sustainable Energy

10. IEEE Transactions on Transportation Electrification

11. IEEE Transactions on Industrial Informatics

12. IEEE Power Engineering Review

13. IEEE Power and Energy Magazine

14. IEEE Power and Energy Technology Systems Journal

15. IEEE Access

16. IET Proceedings – Power Electronics

17. IET Proceedings – Renewable Power Generation

18. IET Proceedings – Electric Power Applications

19. IET Proceedings – Generation Transmission and Distribution

20. European Power Electronics and Drives Journal, Taylor & Francis

21. Renewable Energy, an International Journal (EPE), Elsevier

22. Electric Power Systems Research, Elsevier

23. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Elsevier

24. Sustainable Energy Technologies and Assessments, Elsevier

25. Renewable & Sustainable Energy Reviews, Elsevier

26. Applied Energy, Elsevier

27. Energy Efficiency, Springer

28. Energy Systems, Springer

29. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, Springer

30. International Transactions on Electrical Energy Systems (former ETEP), Wiley

31. Wind Engineering, SAGE Journals

32. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering (IJAREEIE), Ess & Ess Research Publications

33. Energy and Power Engineering, Scientific Research