środa, 13.11.2019 - tydzień (P)arzysty
logoPolSl2019 2logoRE100
Wydział Elektryczny

Przewody doktorskie prowadzone na Wydziale Elektrycznym Politechniki Śląskiej

 
Rozprawy doktorskie Wydziału Elektrycznego
Tytuł:
Analiza wysokoczęstotliwościowych drajwerów tranzystorów MOSFET mocy stosowanych w falownikach rezonansowych
Doktorant:
Piotr Legutko
Promotor:
dr hab. inż. Marcin Kasprzak, prof. Pol. Śl.
Promotor pomocniczy:
dr inż. Mariusz Stępień
Recenzenci:
dr hab. inż. Zbigniew Fedyczak, prof. UZ - Uniwersytet Zielonogórski - recenzja 
dr hab. inż. Jacek Rąbkowski - Politechnika Warszawska - recenzja 
Dziedzina nauk technicznych. Dyscyplina naukowa:
elektrotechnika
Data obrony rozprawy:
5 września 2017 r.
Data nadania stopnia:
5 września 2017 r.
Streszczenie:
W ramach rozprawy doktorskiej przeprowadzono kompleksową analizę wysokoczęstotliwościowych sterowników bramkowych – drajwerów, dedykowanych do zastosowań z tranzystorami MOSFET mocy. Analiza drajwerów prowadzona była w zakresie: właściwości oraz parametrów statycznych i dynamicznych, modeli komputerowych drajwerów i ich weryfikacji oraz w zakresie szczegółowych badań laboratoryjnych. W ramach pracy przebadano łącznie trzynaście drajwerów różnego typu: cztery drajwery scalone – dostępne obecnie w sprzedaży, sześć drajwerów dyskretnych twardo-przełączalnych, dwa drajwery dyskretne miękko-przełączalne i jeden drajwer hybrydowy. Wszystkie rozwiązania drajwerów (dyskretne i hybrydowe) są konstrukcji własnej autora rozprawy. Drajwery zostały wykonane w postaci obwodu PCB z materiału termoprzewodzącego IMS w technologii ang. Thermal Clad. Badania laboratoryjne nad wysokoczęstotliwościowymi drajwerami tranzystorów MOSFET były prowadzone w zakresie: • wyznaczenia charakterystyk mocy zasilania poszczególnych układów dla częstotliwości pracy od 10 MHz do 30 MHz, • pomiarów parametrów dynamicznych: czasów przełączeń i propagacji dla maksymalnej częstotliwości pracy układów (30 MHz), • rejestracji i jakościowej analizy przebiegów czasowych napięć wyjściowych (bramkowych) drajwerów dla trzech trybów pracy, oraz • wyznaczenia podstawowych parametrów pasożytniczych. Na podstawie przeprowadzonych badań laboratoryjnych został opracowany drajwer hybrydowy charakteryzujący się zoptymalizowaną, mniejszą powierzchnią obwodu PCB, minimalizacją połączeń między elementami składowymi układu dzięki zastosowaniu cienkich połączeń drutowych (ang. Wire-Bonding) oraz efektywnym sterowaniem bramki tranzystora MOSFET (czasy przełączeń ok. 2 ns, pobór mocy ok. 20 W dla częstotliwości 30 MHz). Dodatkowo, dla drajwera hybrydowego wykonano model symulacyjny obwodu drajwer-tranzystor w programie SIMPLORER, który posłużył do weryfikacji jakościowej i ilościowej przebiegów czasowych i charakterystyk mocy pobieranej przez układ drajwer-tranzystor. W pracy został wykonany również geometryczny model komputerowy drajwera dyskretnego w programie ANSYS, który umożliwiał porównanie wyników symulacji termicznej przeprowadzonej w stanie ustalonym (ang. Steady-State Thermal) układu z wynikami pomiarów temperatury przeprowadzonymi przy użyciu kamery termowizyjnej. Ponadto, w ramach rozprawy doktorskiej przeprowadzono badania laboratoryjne falownika klasy E, w którym tranzystor MOSFET sterowany był za pomocą opracowanego drajwera hybrydowego. Falownik klasy E pracował z częstotliwością 30 MHz i był dostrojony do pracy optymalnej. Sprawność drenowa falownika wyniosła 84,9%., moc zasilania drajwera hybrydowego – 18,4 W przy częstotliwości 30 MHz. Uwzględniając moc strat w drajwerze oraz moce wejściowe i wyjściowe falownika wyznaczono sprawność całkowitą falownika, która wyniosła 79,9%.
Rozprawy doktorskie Wydziału Elektrycznego
Tytuł:
Identyfikacja zakłóceń w wielotorowych różnopoziomowych napięciowo liniach elektroenergetycznych
Doktorant:
Rafał Kumala
Promotor:
prof dr hab. inż. Paweł Sowa
Recenzenci:
prof. dr hab. inż. Jan Iżykowski - Politechnika Wrocławska - recenzja 
prof. dr hab. inż. Adrian Halinka - Politechnika Śląska - recenzja 
Dziedzina nauk technicznych. Dyscyplina naukowa:
elektrotechnika
Data obrony rozprawy:
5 grudnia 2016 r.    (zaproszenie )
Data nadania stopnia:
20 grudnia 2016 r.
Streszczenie:
Celem niniejszej pracy było określenie takich stanów zakłóceniowych podczas pracy SEE zawierających w swojej strukturze wielotorowe linie wielonapięciowe (WLW), które jest trudno wykryć w warunkach rzeczywistych oraz poprawnie zidentyfikować, a które mogą być potencjalnym źródłem rozwijania się awarii na otoczenie sieciowe WLW, a w skrajnych przypadkach – doprowadzić do blackoutu. Badania zostały przeprowadzone pod kątem określenia możliwych zagrożeń dla SEE podczas złożonych zakłóceń zwarciowych (ZZZ) tj. zwarć pomiędzy torami prądowymi WLW o różnych napięciach znamionowych. W pracy zamodelowano i zbadano pod kątem analizy ZZZ rzeczywiste fragmenty sieci przesyłowej KSE, w których zlokalizowane są WLW. Określono ekstremalne wartości przepięć oraz udarów prądowych, jakie mogą pojawić się w fazach zwartych i „zdrowych” badanych WLW podczas ZZZ o charakterze niejednoczesnym. Opracowano algorytm redukcji systemu pierwotnego dla fragmentów SEE zawierających w swojej strukturze WLW oraz model WLW wykreowany w pakiecie ATP-EMTP. Ponadto w pracy zaproponowano współczynniki prądowe i napięciowe będące podstawą do opracowania algorytmu służącego do prawidłowej detekcji oraz identyfikacji ZZZ w rzeczywistych układach sieciowych. Badania symulacyjne obejmowały również porównanie wybranych zakłóceń dla WLW pracujących na konstrukcjach kratowych i stalowych słupach pełnościennych.
Rozprawy doktorskie Wydziału Elektrycznego
Tytuł:
Zastosowanie wielowejściowych wzmacniaczy operacyjnych do realizacji wybranych układów w cyfrowych systemach logiki wielowartościowej
Doktorant:
Marcin Walecki
Promotor:
dr hab. inż. Damian Słota, prof. Pol. Śl. - Wydział Matematyki Stosowanej
Promotor pomocniczy:
dr inż. Piotr Holajn
Recenzenci:
prof. dr hab. inż. Andrzej Rybarczyk - Politechnika Poznańska recenzja 
dr hab. inż. Krzysztof Górecki, prof. AM - Akademia Morska recenzja 
Dziedzina nauk technicznych. Dyscyplina naukowa:
elektronika
Data obrony rozprawy:
15 listopada 2016 r.
Data nadania stopnia:
15 listopada 2016 r.
Streszczenie:
W pracy opisano cztery nowe metody syntezy układów przetwarzających sygnał logiczny binarny na sygnał w logice wielowartościowej (m stanów logicznych na pojedynczym wyjściu układu). Pierwsza z metod wykorzystuje rachunek macierzowy do stworzenia równań opisujących stany wyjściowe. Druga metoda to zmodyfikowana (dla logiki wielowartościowej) metoda syntezy układów binarnych z wykorzystaniem tablic Karnaugh. W obu tych metodach wykorzystuje się klasyczne bramki logiczne i wielowejściowe wzmacniacze operacyjne. Metoda trzecia i czwarta są metodami podobnymi, w których wyjścia są opisywane równaniami rekurencyjnymi. W metodach tych wykorzystywane są wielowejściowe wzmacniacze operacyjne oraz układy komparatorów. Przy użyciu każdej z metod dokonano syntezy układu 2/m (m=3 oraz m=8), poprzez wyznaczenie odpowiednich równań opisujących działanie układu. Na tej podstawie zostały zbudowane modele układów, których działanie przetestowano w programie do symulacji układów elektronicznych. Wybrane układy przetworników zostały następnie zrealizowane praktycznie oraz przeprowadzono ich weryfikację doświadczalną.
Rozprawy doktorskie Wydziału Elektrycznego
Tytuł:
Wpływ wybranych środowisk gazowych na właściwości fizyczne struktur na bazie grafenu i tlenku grafenu
Doktorant:
Sabina Drewniak
Promotor:
prof dr hab. inż. Tadeusz Pustelny
Recenzenci:
dr hab. Mirosław Maliński, prof. PK - Politechnika Koszalińska - recenzja 
dr hab. inż. Michał Borecki - Politechnika Warszawska - recenzja 
Dziedzina nauk technicznych. Dyscyplina naukowa:
elektronika
Data obrony rozprawy:
29 września 2016 r.    (zaproszenie )
Data nadania stopnia:
29 września 2016 r.
Streszczenie:
Praca została podzielona na dwie części: pierwsza z nich obejmuje wprowadzenie do tematyki związanej z odmianami alotropowymi węgla. W tej części pracy dokonano przeglądu właściwości grafenu, tlenku grafitu oraz tlenku grafenu. Zwrócono również uwagę na potencjalne zastosowania tych materiałów ze szczególnym uwzględnieniem układów umożliwiających detekcję wybranych gazów. Pierwsza część pracy obejmuje także opis wybranych technik badawczych umożliwiających charakteryzację materiałów węglowych. Do tych technik należy zaliczyć m.in. mikroskopię sił atomowych, skaningową spektroskopię elektronową, spektroskopię ramanowską czy różnicową kalorymetrię skaningową. Opisane techniki zostały wykorzystane do charakteryzacji grafenu, tlenku grafitu oraz tlenku grafenu, a otrzymane wyniki przedstawiono w drugiej części pracy zatytułowanej „Badania własne”. Część ta obejmuje również opis struktur sensorowych, na które zostały nałożone ww. materiały węglowe (wykorzystane jako warstwy czułe). Przedstawiono również charakterystyki rezystancji (tych struktur) zarejestrowane w funkcji czasu oraz w funkcji temperatury. Wyniki otrzymano podczas dozowania różnych mieszanek gazowych (azotu, powietrza syntetycznego, ditlenku azotu czy wodoru). Należy podkreślić, że pomiary wykonywano w różnych temperaturach. Wszystkie otrzymane wyniki zostały poddane szczegółowej analizie. W pracy wykazano, że wrażliwość analizowanych struktur sensorowych na zmiany w otaczającej je atmosferze była ściśle związana z zastosowaną warstwą czułą. Wykazano, że największą wrażliwością na wodór (spośród testowanych struktur) charakteryzowała się struktura z tlenkiem grafenu. Rezystancja tej struktury zmieniała się również podczas jej kontaktu z ditlenkiem azotu. Dalsza analiza wyników pozwoliła również wysunąć również wniosek, że czułość testowanych struktur była zależna od ich temperatury.