Kraftelektronik: Anslutning av batterier och solceller i elkraftnätet
Power Electronics: Interfacing Batteries and Photovoltaics in Power Grids

EIEN90, 7.5 högskolepoäng, A (Avancerad nivå)

Gäller för: 2025/26
Fakultet: Lunds tekniska högskola
Beslutad av: Programledning E
Beslutsdatum: 2025-03-27
Ikraftträdande: 2025-05-05

Allmänna uppgifter

Fördjupning: Avancerad nivå, kurs/er som inte kan klassificeras
Valfri för: E4-el, F4, F4-es, W5
Undervisningsspråk: Kursen ges på begäran på engelska

Syfte

Nästan all elektrisk energi som används i samhället bearbetas av switchad kraftelektronik, från mobiltelefonladdare till motordrift i tunga fullelektriska lastbilar, från vindkraftsgenerering till laddningsstationer för elfordon etc. Det finns stora likheter mellan många applikationer, t.ex. anslutning av ett batteri eller ett solcellssystem till elnätet.

För att kunna styra sådana applikationer krävs detaljerade kunskaper om hur källor och belastningar, som ett elnätsbatteri eller ett solcellssystem och den inblandade kraftelektroniken ska utformas och styras.

Syftet med denna kurs är att ge praktisk kunskap om design, modellering och styrning av nätanslutna kraftomvandlare och deras applikationer, inklusive förnybara energikällor, batterienergilager och även elektriska fordonsladdare, aktiva effektfilter med mera. Denna kurs behöver föregås av kursen "Power Electronic Control and Design project", eller liknande förkunskaper.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

• För godkänd kurs ska studenten individuellt kunna: ● identifiera och föreslå relevanta effektomvandlare och tillhörande styrkoncept för relevanta nätanslutna applikationer såsom solceller och batterilager.

Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten

• För godkänd kurs ska studenten individuellt kunna: ● utveckla modeller för nätanslutna kraftomvandlare. ● använda simuleringar som verktyg vid design och analys av nätanslutna kraftomvandlare och tillhörande komponenter. ● utföra experiment och analyser på kommersiella kraftomvandlare avsedda för nättillämpningar (solceller och batterilager).

Värderingsförmåga och förhållningssätt
För godkänd kurs skall studenten

• För godkänd kurs ska studenten individuellt kunna: ● bedöma och diskutera egenskaper och prestanda för effektomvandlare och tillhörande styr- och reglerkoncept.

Kursinnehåll

Föreläsningar

● Genomgång av kraftelektronikkoncept och relaterade styr- och reglermetoder. Komponenter, kretsar, modulering och styrning.

● Modellering och simulering av effektomvandlare. Simuleringsverktyg och modellbibliotek för kraftelektronikkretsar och komponenter.

● Nätanslutna kraftomvandlare.

● Applikationer. Tillämpning av nätanslutna kraftomvandlare till förnybara energikällor, energilager (batterier), elfordonsladdare, aktiva effektfilter med mera.

● Gästföreläsningar (industri).

Inledande simuleringsuppgifter

● Modellering, styrning och simulering av DC/DC-omvandlare.

● Modellering, styrning och simulering av generisk trefasomvandlare.

Dessa inledande simuleringsuppdrag utförs för att granska viktiga kraftelektronikkoncept och styrmetoder.

Simuleringsuppgifter och laborationer

● Aktiv filtrering (och batterilager).

● Solcellssystem.

Laborationen förbereds genom simuleringsuppgifter som redovisas inför laborationen. Efter laborationen skrivs en rapport där simuleringar och mätningar jämförs.

Projekt

Modellering, styrning, simulering och design av kraftomvandlarsystem för en relevant nätapplikation. Projektämnet väljs i samråd med kursansvarig. Projektarbetet presenteras i en skriftlig rapport och muntligt i ett seminarium.

Kursens examination

Betygsskala: UG - (U, G) - (Underkänd, Godkänd)
Prestationsbedömning:

Godkänt projektarbete samt godkända laborationer och simuleringsövningar

Om så krävs för att en student med varaktig funktionsnedsättning ska ges ett likvärdigt examinationsalternativ jämfört med en student utan funktionsnedsättning, så kan examinator efter samråd med universitetets avdelning för pedagogiskt stöd fatta beslut om alternativ examinationsform för berörd student.

Moduler
Kod: 0125. Benämning: Projekt.
Antal högskolepoäng: 5.0. Betygsskala: UG - (U, G). Prestationsbedömning: Godkänt projektarbete Modulen omfattar: Projektarbete, projektrapport och muntlig presentation
Kod: 0225. Benämning: Laborations- och simuleringsövningar.
Antal högskolepoäng: 2.5. Betygsskala: UG - (U, G). Prestationsbedömning: Godkända laborationer, simuleringsövningar och rapporter. Modulen omfattar: Laborationer, simuleringar och rapporter.

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: EIEN75 Kraftelektronik reglering och designprojekt, ESSF01 Analog Elektronik, ESS030/ESSF20 Komponentfysik, ESSF50 Elenergiteknik (E, W), MIE012/EIEF35 Elektroteknikens grunder (M) eller EITF90 Ellära och elektronik (F) samt FRT010/FRTF05 Reglerteknik allmän kurs eller FRTF11 Processreglering (W)
Begränsat antal platser: Nej

Kurslitteratur

• ● Alaküla M, Karlsson P: Power Electronics – Devices, Circuits, Control and Applications, IEA, LTH. ● An individual reading list is established based on the chosen project topic.

Kontaktinfo

Kursansvarig: Max Collins, max.collins@iea.lth.se
Examinator: Mats Alaküla, mats.alakula@iea.lth.se