Tehoelektroniikan opetussolu
Niskanen, Mikko (2010)
Niskanen, Mikko
Savonia-ammattikorkeakoulu
2010
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201005149316
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201005149316
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tehostaa sähkötekniikan opiskelijoiden opetusta ja oppimista
Savonia-ammattikorkeakoulussa. Työssä pyrittiin luomaan mahdollisimman selkeä sekä
havainnollinen opetussolu tehoelektroniikan opetuksen tukemiseksi. Projektin toteuttamisen
mahdollisti Semikron Oy:n lahjoittamat tehoelektroniikan komponentit.
Insinöörityön alkuosassa selvitettiin, millaisia tehoelektroniikan komponentit ovat ja millaisiin
sovelluksiin ne soveltuvat. Lisäksi suunniteltiin esittelytaulut tehoelektroniikan
peruskomponenttien esittelyyn. Esiteltävät komponentit jaettiin neljään ryhmään: diodit, tyristorit,
IGBT-transistorit sekä SkiiP-teknologiat.
Työn loppuosassa käsitellään kahta erilaista esittelykytkentää, joilla on tarkoitus demonstroida
IGBT-transistorin sekä tyristorin toimintaa. IGBT-transistorin toimintaa esitellään 1-vaiheisella
vaihtosuuntaajakytkennällä, jota voidaan ohjata erilaisilla modulointimenetelmillä, esimerkiksi
pulssinleveysmoduloinnilla (Pulse Width Modulation, PWM). PWM-signaali syntyy, kun
kolmioaaltoa ja siniaaltoa verrataan toisiinsa. Kolmioaalto syötetään operaatiovahvistimen
invertoivaan napaan ja siniaalto ei-invertoivaan napaan. Tällöin operaatiovahvistimesta saadaan
positiivinen pulssin, kun siniaalto on suurempi kuin kolmioaalto ja päinvastoin. Näin muodostettu
ohjaussignaali syötetään erillisen ohjaimen kautta IGBT-transistoreille.
Esittelytaulut saatiin suunniteltua valmiiksi ja vaihtosuuntaajakytkennän todettiin testauksen
yhteydessä toimivan oikein. Toimintaperiaate selvitettiin tyristorin toimintaa kuvaavasta
kytkennästä sekä suoritettiin kytkennän alustava suunnittelu.
Savonia-ammattikorkeakoulussa. Työssä pyrittiin luomaan mahdollisimman selkeä sekä
havainnollinen opetussolu tehoelektroniikan opetuksen tukemiseksi. Projektin toteuttamisen
mahdollisti Semikron Oy:n lahjoittamat tehoelektroniikan komponentit.
Insinöörityön alkuosassa selvitettiin, millaisia tehoelektroniikan komponentit ovat ja millaisiin
sovelluksiin ne soveltuvat. Lisäksi suunniteltiin esittelytaulut tehoelektroniikan
peruskomponenttien esittelyyn. Esiteltävät komponentit jaettiin neljään ryhmään: diodit, tyristorit,
IGBT-transistorit sekä SkiiP-teknologiat.
Työn loppuosassa käsitellään kahta erilaista esittelykytkentää, joilla on tarkoitus demonstroida
IGBT-transistorin sekä tyristorin toimintaa. IGBT-transistorin toimintaa esitellään 1-vaiheisella
vaihtosuuntaajakytkennällä, jota voidaan ohjata erilaisilla modulointimenetelmillä, esimerkiksi
pulssinleveysmoduloinnilla (Pulse Width Modulation, PWM). PWM-signaali syntyy, kun
kolmioaaltoa ja siniaaltoa verrataan toisiinsa. Kolmioaalto syötetään operaatiovahvistimen
invertoivaan napaan ja siniaalto ei-invertoivaan napaan. Tällöin operaatiovahvistimesta saadaan
positiivinen pulssin, kun siniaalto on suurempi kuin kolmioaalto ja päinvastoin. Näin muodostettu
ohjaussignaali syötetään erillisen ohjaimen kautta IGBT-transistoreille.
Esittelytaulut saatiin suunniteltua valmiiksi ja vaihtosuuntaajakytkennän todettiin testauksen
yhteydessä toimivan oikein. Toimintaperiaate selvitettiin tyristorin toimintaa kuvaavasta
kytkennästä sekä suoritettiin kytkennän alustava suunnittelu.