Exam text content

 

 

DEE-32000 Tehoelektroniikan perusteet Tentti, 13.10.2014
Tampereen Teknillinen Yliopisto

Sähkötekniikka

Tuomas Messo Tentissä saa käyttää laskinta.

Tehtävä 1 (8p)
Vastaa lyhyesti seuraaviin kysymyksiin:
1. Mikäon tyristori ja missä sitä käytetään? (2p)
Kerro miten MOSFET-tyyppistä transistoria voidaan käyttää kytkimenä? (1p)
Selitä mitä ovat kytkentähäviöt? (1p)
Mitä tarkoitetaan termillä Discontinuos Conduction Mode (DCM)? (1 P)
Mikä on driver-piiri? (1p)

ISIN

Mitä tarkoittaa termi Sinusoidal pulse-width modulation (SPWM) ja missä sitä tarvitaan? (2p)

Tehtävä 2 (4p)

Kuvassa 1 on esitetty erään hakkurin päävirtapiiri transistorin johtaessa. Johda yhtälöt kelavirran derivaatalle
sekä lähtökondensaattorin jännitteen derivaatalle (Vinkki: Kirchhoff'n jännite- ja virtalaki).
L

O "Be,

Kuval: Hakkurin päävirtapiiri kytkimen johtaessa.

 

Tehtävä 3 (4p)

Määritä kuvan 2 hakkurin lähtöjännite tulojännitteen funktiona u=f (Dau, ) käyttäen volttisekunti-

tasapainon periaatetta (volt-second balance). Voit olettaa että kelavirta ei putoa nollaan kytkentäjakson aikana ja
että kondensaattorin jännite pysyy kytkentäjakson aikana vakiona. Transistoria kytketään päälle ja pois
pulssisuhteella D.

 

Kuva 2: Jännitettä laskeva hakkuri.
Tehtävä 4 (4p)
Kuvassa 3 on esitetty yksivaiheinen dioditasasuuntaaja. Lähteen tuottama jännite on sinimuotoinen.

a) Piirrä kuorman jännitteen ja virran periaatteellinen aaltomuoto kun diodit oletetaan häviöttömiksi.
Piirrä myös verkkojännitteen ja virran aaltomuodot.

b) Hahmottele a-kohdan aaltomuodot myös tilanteelle, jossa kuormavastuksen rinnalle kytketään
kondensaattori.

 

Kuva 3: Yksivaiheinen dioditasasuuntaaja.

Käännä!
 

DEE-32000 Tehoelektroniikan perusteet Tentti, 13.10.2014
Tampereen Teknillinen Yliopisto

Sähkötekniikka

Tuomas Messo Tentissä saa käyttää laskinta.

Tehtävä 5 (4p)
Kuvassa 4 on esitetty kytkinmatriisi, jonka kytkimiä voidaan ohjata vapaasti.

a) Selitä/ piirrä miten kytkimiä on ohjattava päälle / pois kun halutaan, että kuorman yli näkyy
kuvan 5 mukainen aaltomuoto.

b) Kytkin 5 vikaantuu. Miten sama aaltomuoto nyt tuotetaan?

c) Hahmottele myös kuormavirran aaltomuoto.

S, . T1oad
S, o
2) S, =

   

 

 

 

 

 

 

Kuva 5: Kytkinmatriisin tuottama jännitteen aaltomuoto.
Tehtävä 6 (6p)
Kuvassa 6 on esitetty hakkurin kelan yli vaikuttavan jännitteen aaltomuoto.

a) Piirrä kelavirran aaltomuoto. Voit olettaa, että alkutransientti on ohi ja hakkuri toimii jatkuvuustilassa.
Kelavirran keskiarvo 1, on positiivinen.

b) Merkitse kuvaan myös kelavirran peak-to-peak rippeli. Johda aaltomuodon perusteella yhtälö, jolla
voidaan mitoittaa kelan induktanssi siihen arvoon jolla haluttu kelavirran rippeli toteutuu.

% (1)

 

Kuva 6: Hakkurin kelan yli vaikuttava jännite.