İstanbul Sağlık ve Teknoloji Üniversitesi
| Mekatronik Mühendisliği | |||||
| Lisans | TYYÇ: 6. Düzey | QF-EHEA: 1. Düzey | EQF-LLL: 6. Düzey | ||
Course General Introduction Information
| Ders Kodu: | MEK470 | ||||
| Course Name: | Güç Elektroniği | ||||
| Ders Yarıyılı: | Bahar | ||||
| Ders Kredileri: |
|
||||
| Öğretim Dili: | TR | ||||
| Ders Koşulu: | |||||
| Ders İş Deneyimini Gerektiriyor mu?: | Hayır | ||||
| Dersin Türü: | Bölüm Seçmeli | ||||
| Dersin Seviyesi: |
|
||||
| Dersin Veriliş Şekli: | Yüz yüze | ||||
| Dersin Koordinatörü: | Ar.Gör. YUSUF COŞKUN | ||||
| Dersi Veren(ler): | |||||
| Dersin Yardımcıları: |
Dersin Amaç ve İçeriği
| Dersin Amacı: | Güç Elektroniği dersi, elektrik enerjisinin verimli ve etkili bir şekilde dönüştürülmesi, kontrol edilmesi ve yönetilmesi ile ilgili temel kavramları, prensipleri ve uygulamaları öğretmeyi amaçlar. Bu ders, güç elektroniği devrelerinin analiz ve tasarımını, yarı iletken güç elemanlarının (diyotlar, transistörler, tristörler vb.) çalışma prensiplerini ve uygulamalarını kapsar. Ayrıca, güç elektroniği sistemlerinin endüstriyel, ticari ve evsel uygulamalarda nasıl kullanıldığını ve bu sistemlerin enerji verimliliği üzerindeki etkilerini incelemeyi hedefler. Öğrencilerin, bu alandaki teorik bilgilerini pratik uygulamalara dönüştürebilmeleri için gerekli olan analitik ve problem çözme becerilerini geliştirmeleri amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda ders, hem teorik hem de pratik bilgiler sunarak öğrencilerin güç elektroniği alanında yetkinlik kazanmalarını hedefler. |
| Dersin İçeriği: | 1-Giriş ve Temel Kavramlar: Güç elektroniğinin tanımı ve önemi Güç yarı iletken cihazlarının (diyotlar, transistörler, tristörler vb.) temelleri Temel devre elemanları ve çalışma prensipleri 2-AC-DC Dönüştürücüler: Doğrultucular (rectifiers) Yarım dalga ve tam dalga doğrultucular Filtreleme teknikleri ve performans analizi 3-DC-DC Dönüştürücüler: Buck, Boost ve Buck-Boost dönüştürücüler Anahtarlama düzenekleri ve kontrol yöntemleri Verimlilik ve dinamik performans analizi 4-DC-AC Dönüştürücüler: Eviriciler (inverters) Tam köprü ve yarım köprü evirici topolojileri PWM (Pulse Width Modulation) teknikleri 5-AC-AC Dönüştürücüler: AC gerilim regülatörleri Kesiciler (cycloconverters) Uygulamalar ve performans değerlendirmesi 6-Güç Elektroniği Uygulamaları: Motor sürücüleri ve kontrol yöntemleri Yenilenebilir enerji sistemleri (güneş, rüzgar enerjisi uygulamaları) Enerji depolama sistemleri ve yönetimi 7-Koruma ve Güvenlik: Güç elektroniği devrelerinde koruma yöntemleri Termal yönetim ve soğutma teknikleri Güvenlik standartları ve uyumluluk 8-Proje ve Uygulama Çalışmaları: Güç elektroniği sistemlerinin tasarımı ve simülasyonu Laboratuvar çalışmaları ve deneyler Gerçek dünya uygulamaları üzerine proje çalışmaları |
Öğrenme Kazanımları
|
Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler;
1) **Ders Kazanımları:** 1. **Güç Elektroniği Temelleri Anlayışı:** - Güç elektroniğinin temel prensiplerini, yarı iletken cihazların çalışma prensiplerini ve güç dönüştürücü devrelerin temel yapılarını anlama. 2. **Devre Analizi ve Tasarımı:** - AC-DC, DC-DC, DC-AC ve AC-AC dönüştürücü devrelerini analiz edebilme ve tasarlayabilme becerisi. 3. **Yarı İletken Güç Elemanlarının Kullanımı:** - Diyotlar, transistörler, tristörler ve diğer yarı iletken güç elemanlarının işlevlerini ve uygulamalarını öğrenme. 4. **Kontrol Tekniklerinin Uygulanması:** - PWM (Pulse Width Modulation) ve diğer kontrol tekniklerini kullanarak güç elektroniği devrelerini kontrol edebilme. 5. **Simülasyon ve Modelleme:** - MATLAB/Simulink, SPICE ve benzeri yazılımları kullanarak güç elektroniği sistemlerinin simülasyonunu yapabilme ve analiz edebilme. 6. **Enerji Verimliliği ve Güç Kalitesi:** - Güç elektroniği sistemlerinde enerji verimliliğini artırma ve güç kalitesini iyileştirme yöntemlerini anlama ve uygulayabilme. 7. **Uygulamalı Projeler ve Deneyler:** - Laboratuvar ortamında deneyler yaparak ve projeler geliştirerek, teorik bilgileri pratik uygulamalara dönüştürebilme. 8. **Endüstriyel ve Yenilenebilir Enerji Uygulamaları:** - Güç elektroniğinin endüstriyel uygulamalarda, yenilenebilir enerji sistemlerinde ve motor sürücülerinde nasıl kullanıldığını anlama. 9. **Problem Çözme ve Analitik Düşünme:** - Güç elektroniği ile ilgili karmaşık problemlere analitik ve yaratıcı çözümler üretebilme becerisi kazanma. 10. **Güvenlik ve Koruma Yöntemleri:** - Güç elektroniği sistemlerinde güvenlik ve koruma yöntemlerini anlama ve uygulayabilme. |
Ders Akış Planı
| Hafta | Konu | Ön Hazırlık |
| 1) | Hafta 1: Giriş ve Temel Kavramlar Güç elektroniğinin tanımı ve önemi Yarı iletken cihazların temelleri Güç elektroniği uygulama alanları | |
| 2) | Hafta 2: Güç Yarı İletken Cihazları Diyotlar ve uygulamaları Bipolar Junction Transistors (BJT) Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors (MOSFET) |
Kaynaklar
| Ders Notları / Kitaplar: | **Ders Notları - Course Notes / Textbooks:** 1. **Ders Notları:** - **Güç Elektroniği Temelleri:** Temel kavramlar, devre analizleri ve yarı iletken cihazların tanıtımı. - **Dönüştürücü Devreler:** AC-DC, DC-DC, DC-AC ve AC-AC dönüştürücülerin teorisi, tasarımı ve uygulamaları. - **Kontrol Teknikleri:** PWM teknikleri, dijital kontrol ve analog kontrol yöntemleri. - **Uygulama Alanları:** Güç elektroniği uygulamaları, enerji verimliliği, yenilenebilir enerji sistemleri ve motor sürücüleri. - **Laboratuvar Deneyleri:** Pratik deneyler, simülasyon çalışmaları ve projeler. 2. **Önerilen Ders Kitapları:** - **"Power Electronics: Converters, Applications, and Design" by Ned Mohan, Tore M. Undeland, and William P. Robbins:** - Güç elektroniği konusunda geniş kapsamlı bir kaynak sunar, dönüştürücü devreleri, kontrol teknikleri ve uygulamalar üzerine derinlemesine bilgi sağlar. - **"Power Electronics: Devices, Circuits, and Applications" by Muhammad H. Rashid:** - Güç elektroniği cihazları, devreleri ve çeşitli uygulamaları hakkında temel bilgiler sunar, öğrencilere pratik ve teorik bilgileri birlikte verir. - **"Modern Power Electronics and AC Drives" by Bimal K. Bose:** - Modern güç elektroniği ve AC sürücüler üzerine odaklanır, yenilikçi kontrol teknikleri ve uygulamalar hakkında bilgi verir. - **"Fundamentals of Power Electronics" by Robert W. Erickson and Dragan Maksimovic:** - Güç elektroniğinin temel prensiplerini, teorik analizlerini ve tasarım yöntemlerini ayrıntılı bir şekilde açıklar. - **"Elements of Power Electronics" by Philip T. Krein:** - Güç elektroniği elemanları ve temel devre topolojileri üzerine kapsamlı bir giriş sunar, öğrencilere sağlam bir temel kazandırır. 3. **Ek Kaynaklar:** - **Akademik Makaleler ve Araştırma Raporları:** - Güncel araştırma makaleleri ve endüstri raporları, öğrencilere güç elektroniği alanındaki en yeni gelişmeleri takip etme fırsatı sağlar. - **Online Kaynaklar ve Eğitim Videoları:** - MIT OpenCourseWare, Coursera ve edX gibi platformlarda bulunan online dersler ve videolar, öğrencilerin ders materyallerini pekiştirmelerine yardımcı olur. - **Simülasyon Yazılımları:** - MATLAB/Simulink, LTspice ve PLECS gibi simülasyon araçları, öğrencilerin teorik bilgilerini pratik uygulamalara dönüştürmelerine olanak tanır. **Course Notes - Course Notes / Textbooks:** 1. **Course Notes:** - Fundamentals of Power Electronics:** Basic concepts, circuit analysis and introduction of semiconductor devices. - Converting Circuits:** Theory, design and applications of AC-DC, DC-DC, DC-AC and AC-AC converters. - Control Techniques:** PWM techniques, digital control and analog control methods. - Application Areas:** Power electronics applications, energy efficiency, renewable energy systems and motor drives. - Laboratory Experiments:** Practical experiments, simulation studies and projects. 2. **Recommended Textbooks:** - **"Power Electronics: Converters, Applications, and Design” by Ned Mohan, Tore M. Undeland, and William P. Robbins:** - Offers a comprehensive reference on power electronics, providing in-depth information on converter circuits, control techniques, and applications. - **"Power Electronics: Devices, Circuits, and Applications” by Muhammad H. Rashid:** - Provides basic information on power electronics devices, circuits, and various applications, giving students a combination of practical and theoretical knowledge. - **“Modern Power Electronics and AC Drives” by Bimal K. Bose:** - Focuses on modern power electronics and AC drives, providing information on innovative control techniques and applications. - **“Fundamentals of Power Electronics” by Robert W. Erickson and Dragan Maksimovic:** - Explains in detail the basic principles, theoretical analysis and design methods of power electronics. - **“Elements of Power Electronics” by Philip T. Krein:** - Provides a comprehensive introduction to power electronics elements and basic circuit topologies, giving students a solid foundation. 3. **Additional Resources:** - **Academic Articles and Research Reports:** - Current research articles and industry reports provide students with the opportunity to keep up with the latest developments in the field of power electronics. - Online Resources and Instructional Videos:** - Online courses and videos available on platforms such as MIT OpenCourseWare, Coursera, and edX help students reinforce course material. - **Simulation Software:** - Simulation tools such as MATLAB/Simulink, LTspice and PLECS allow students to translate their theoretical knowledge into practical applications. |
| Diğer Kaynaklar: | Mohan, N., Undeland, T. M., & Robbins, W. P. (2003). Power Electronics: Converters, Applications, and Design (3rd ed.). Wiley. Rashid, M. H. (2013). Power Electronics: Devices, Circuits, and Applications (4th ed.). Pearson. Bose, B. K. (2002). Modern Power Electronics and AC Drives. Prentice Hall. Erickson, R. W., & Maksimovic, D. (2001). Fundamentals of Power Electronics (2nd ed.). Springer. Krein, P. T. (1998). Elements of Power Electronics. Oxford University Press. |
Ders - Öğrenme Kazanımı İlişkisi
| Etkisi Yok | 1 En Düşük | 2 Orta | 3 En Yüksek |
| Dersin Program Kazanımlarına Etkisi | Katkı Payı | |
| 1) | Matematik, fen bilimleri ve ilgili mühendislik disiplinine özgü konularda yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri, karmaşık mühendislik problemlerinde kullanabilme becerisi | 3 |
| 2) | Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi. | 3 |
| 3) | Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi. | 3 |
| 4) | Mühendislik uygulamalarında karşılaşılan karmaşık problemlerin analizi ve çözümü için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi. | 3 |
| 5) | Karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi. | 2 |
| 6) | Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi. | 1 |
| 7) | Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi. | 2 |
| 8) | Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi. | |
| 9) | Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi. | 2 |
| 10) | Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi. | 2 |
| 11) | Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık. | 2 |
Öğrenme Etkinliği ve Öğretme Yöntemleri
| Alan Çalışması | |
| Bireysel çalışma ve ödevi | |
| Ders | |
| Laboratuvar | |
| Ödev | |
| Rapor Yazma | |
| Seminer | |
| Uygulama (Modelleme, Tasarım, Maket, Simülasyon, Deney vs.) | |
| Örnek olay çalışması |
Ölçme ve Değerlendirme Yöntemleri ve Kriterleri
| Yazılı Sınav (Açık uçlu sorular, çoktan seçmeli, doğru yanlış, eşleştirme, boşluk doldurma, sıralama) | |
| Ödev | |
| Uygulama | |
| Bireysel Proje | |
| Grup Projesi | |
| Bilgisayar Destekli Sunum |
Ölçme ve Değerlendirme
| Yarıyıl İçi Çalışmaları | Aktivite Sayısı | Katkı Payı |
| Ara Sınavlar | 1 | % 40 |
| Final | 1 | % 60 |
| Toplam | % 100 | |
| YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTU KATKISI | % 40 | |
| YARIYIL SONU ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTUNA KATKISI | % 60 | |
| Toplam | % 100 | |
İş Yükü ve AKTS Kredisi Hesaplaması
| Aktiviteler | Aktivite Sayısı | Aktiviteye Hazırlık | Aktivitede Harçanan Süre | Aktivite Gereksinimi İçin Süre | İş Yükü | ||
| Ders Saati | 14 | 4 | 56 | ||||
| Sınıf Dışı Ders Çalışması | 14 | 8 | 112 | ||||
| Ara Sınavlar | 1 | 2 | 2 | ||||
| Final | 1 | 2 | 2 | ||||
| Toplam İş Yükü | 172 | ||||||