Exam text content

Mn AT JAT K.

DEE-32000 Tehoelektroniikan perusteet Tentti, 2.12.2015
Tampereen Teknillinen Yliopisto | 1 z
Sähkötekniikka [ i M
Tuomas Messo Tentissä saa käyttää omaa laskinta. af a hyi
| €
k a
Tehtävä 1 (6p) | at

MN
Vastaa lyhyesti seuraaviin kysymyksiin: |

a) Miten tyristorin saadaan johtavaan/johtamattomaan tilaan?

b) Selitä lyhyesti määritelmä volt-second balance.

c) Mitä tunnusluku THD kuvaa?

d) Selitä lyhyesti miten pulssileveysmodulointi toteutetaan analogiatekniikkaa hyväksi käyttäen?

e) Miten DC-kondensaattorin lisääminen diodeilla toteutettuun tasasuuntaajaan vaikuttaa sähkön laatuun?

f) = Mistä kytkentähäviöt johtuvat?

Tehtävä 2 (6p)

Yksivaiheinen Full-Bridge topologiaan perustuva vaihtosuuntaaja, sen tuottama verkkovirta (ilman
kytkentätaajuista rippeliä) sekä verkon jännite on esitetty kuvassa la ja 1b.

a) Hahmottele osoitinpiirros joka kuvaa jännitteen sekä virran perustaajuisten komponenttien amplitudia
ja virran vaihekulmaa jännitteeseen nähden. Piirrä osoitinpiirrokseen lisäksi vaihtosuuntaajan
lähtöterminaalien jännite vjny sekä kelan yli vaikuttava jännite.

b) Mikä on vaihtosuuntaajan induktanssin L suuruus kun vaihtosuuntaajan terminaalien välisen jännitteen
Viny perustaajuisen komponentin amplitudi on 325.14 V ja verkon taajuus on 50 Hz.

o) Selitä osoitinpiirroksen avulla miten voit käyttää kuvan topologiaa tasasuuntaajana?

 

  

 

 

2 35V
E 104
E time (s)

 

 

 

 

d)

Kuva 1: a) Yksivaiheinen vaihtosuuntaaja b) vaihtosuuntaajan tuottama virta i, ja verkon jännite vg.

Tehtävä 3 (6p)

Kuvassa 2 on esitetty hakkuriteholähde. Voit olettaa että kelavirta ei putoa nollaan kytkentäjakson aikana ja että
kondensaattorin jännite pysyy kytkentäjakson aikana vakiona. Transistoria kytketään pulssisuhteella d.

a) Määritä kuvan 2 hakkurin lähtöjännite vo tulojännitteen vin sekä pulssisuhteen d funktiona.

b) Määritä tarvittavan induktanssin suuruus kun kelavirran rippelin maksimi-arvo (huipusta-huippuun
arvo) tulee olla alle 0.1 A. Kyseisessä toimintapisteessä tulojännite vj, on 24 V, pulssisuhde 0.3 ja
kytkentätaajuus 200 kHz.

[m (0a=0

Vin 6) (D; E

Kuva 2: Hakkuriteholähde.

 

Käännä!
 

DEE-32000 Tehoelektroniikan perusteet Tentti, 2.12.2015
Tampereen Teknillinen Yliopisto

Sähkötekniikka

Tuomas Messo Tentissä saa käyttää omaa laskinta.

Tehtävä 4 (6p)

Kuvassa 3 on esitetty yksivaiheinen dioditasasuuntaaja. Kuorma ottaa tasavirtaa, jonka suuruus on 10 A.
a) Piirrä lähtöjännitteen sekä verkosta otetun virran aaltomuodot.
b) Laske lähtöjännitteen keskiarvo.

o) Hahmottele lähtöjännitteen sekä verkosta otetun virran aaltomuodot kun kuorman rinnalle
kytketään suuri kondensaattori.

 

Kuva 3: Ideaalinen kytkinmatriisi.

Tehtävä 5 (6p)

Kuvassa 4a esitetyn piirin ideaalista kytkintä ajetaan kuvan 4b mukaisella pulssilla johtavaan (on) ja takaisin
johtamattomaan tilaan (off). Voit olettaa diodin häviöttömäksi. Piirrä kelan yli vaikuttava jännite sekä virta ajan
funktiona välillä 0...4 us. Ajanhetkellä (? = 0) kelavirran arvo on nolla. Mikä on kelavirran maksimiarvo?

switch state

0 140

9)

Kuva 4: a) tutkittava piiri ja b) ideaalisen kytkimen ohjaussignaali ajan funktiona.