OBIETTIVI FORMATIVI

Conoscenza dei principi fondamentali della conversione statica dell’energia elettrica, dei convertitori principali e dei relativi metodi di comando, dei principali azionamenti in corrente continua e alternata. Capacità di effettuare semplici valutazione numeriche e gestire semplici modelli matematici di convertitori e motori per il calcolo e la simulazione.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Fornire agli allievi la capacità di armonizzare le precedenti conoscenze acquisite nell'ambito dell'analisi matematica, della fisica classica, dell'elettrotecnica e delle macchine elettriche, integrandole con quelle legate al funzionamento dei convertitori statici di potenza in relazione all'alimentazione ed all'utenza (con particolare riferimento macchine elettriche), al fine di consentirne modellizazione, analisi e sintesi di massima del funzionamento nelle diverse applicazioni.

Al termine dell'insegnamento lo studente dovrà dimostrare di:

1. conoscere i fondamentali convertitori statici dell'energia elettrica per le applicazioni industriali, per le energie rinnovabili, per i trasporti ed in particolare per gli azionamenti elettrici
2. saper scegliere un convertitore per una particolare applicazione nel contesto del sistema in cui si inserisce, in funzione dei livelli di corrente, tensione e dei flussi di potenza
3. saper modulare tensione/corrente/frequenza per uno specifico convertitore in funzione delle specifiche dell'utenza
4. saper stimare la qualità della conversione, in termini di armoniche di corrente e tensione che interessano sistema di alimentazione e carico 
5. saper descrivere un modello matematico del convertitore (e del motore nel caso di azionamenti) ed effettuare semplici simulazioni per la verifica del funzionamento col supporto di un codice di calcolo

PREREQUISITI

E' necessaria la conoscenza dell'elettrotecnica e delle macchine elettriche. Sono utili conoscenze di elettronica. Lo studente deve conoscere lo sviluppo in serie di Fourier di un segnale periodico. 

MODALITA' DIDATTICHE

Le modalità didattiche dell'insegnamento sono orientate ad integrare gli aspetti teorici con la risoluzione numerica di problemi alla lavagna e con la modellizzazione e simulazione a calcolatore. Durante le lezioni teoriche frontali sono dunque inseriti momenti di calcolo numerico di casi di studio, che vengono poi riproposti per la simulazione. Sono inoltre previsti "question time" interattivi. 

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Principi generali della conversione statica dell’energia.
• Cenni ai dispositivi passivi ed a semiconduttore.
• Convertitori switching e per commutazione naturale.
• Convertitori dc-dc con e senza trasformatore di isolamento in conduzione continua e discontinua.
• Invertitori a tensione impressa, monofase, trifase e multilivello.
• Raddrizzatori non controllati e controllati monofase e trifase.
• Raddrizzatori dodecafase. Invertitori a corrente impressa, cicloconvertitori e sincroconvertitori.
• Tecniche di modulazione.
• Interazione con rete di alimentazione e carico: armoniche di corrente e tensione, potenza attiva e reattiva.
• Cenni alla modellizzazione ed alla simulazione di semplici convertitori.
• Meccanismo di produzione della coppia elettromagnetica (coppia associata all’interazione tra campi magnetici, coppia di riluttanza, tipi di motori).
• Carichi meccanici (richiami di meccanica elementare, tipiche caratteristiche coppia-velocità dei carichi meccanici).
• Azionamenti in corrente continua (cenni al modello dinamico deli motori dc con avvolgimento di campo e con magneti permanenti, azionamenti con raddrizzatori controllati e con convertitori dc-dc, applicazioni).
• Azionamenti con motori ad induzione (cenni al modello dinamico del motore ad induzione, strutture di conversione, azionamenti con controllo scalare e con controllo vettoriale, DTC, applicazioni).
• Azionamenti con motori sincroni (cenni al modello dinamico del motore sincrono a rotore avvolto e a magneti permanenti, strutture di conversione, controllo in anello aperto e self-control.
• Cenni ad azionamenti brushless trapezoidali e sinusoidali, azionamenti con motori a riluttanza e passo-passo, azionamenti con motori switched reluctance.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

P. Pozzobon - Elettronica di potenza e azionamenti elettrici - Dispense del corso