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Elettronica Industriale di Potenza


Denominazione del corso: Elettronica Industriale di Potenza
Corso di studi: I4L - Laurea magistrale in Ingegneria Elettrica
Quadrimestre/Semestre:
Anno:
Numero di moduli: 1
Crediti: 9
Ore: 90
Tipologia: B - Attività caratterizzanti
Struttura: monodisciplinare
Settore Scientifico Disciplinare: ING-IND/32 (Convertitori, Macchine E Azionamenti Elettr.)

Docente: Antonio Ometto (90 ore). Titolo copertura: cattedra (prof. associato)
Orario di ricevimento: Martedì, dalle ore 15.00 alle ore 17.00


Programma sintetico del corso:

Componenti di potenza a semiconduttori. Convertitori CA/CA Convertitori CA/CC Trasformatori per convertitori. Influenza dei convertitori CA/CC sulla rete di alimentazione. Convertitori CC/CC Convertitori CC/CA monofase e trifase Alimentatori switching. English version Semiconductor power components. AC/AC converters. AC/DC converters. Transformers for converters. Influence of AC/DC converters on the power grid. DC/DC converters. Single-phase and three-phase DC/AC converters. Switching-Mode Power Supplies.

Programma esteso del corso:

Link Programma completo (PDF)    (Aggiornato il 15-10-2017)

Introduzione Classificazione dei convertitori. Classificazione dei componenti di potenza e loro principali caratteristiche. Fattore di distorsione e fattore di potenza in deformata. Componenti di potenza e ausiliari Il diodo di potenza: tipi di diodi, perdite, corrente di recovery e circuito snubber. Perdite dovute alla commutazione. Perdite di conduzione. Componenti di potenza: tiristore, BJT, MOSFET, IGBT e GTO: principio di funzionamento, caratteristiche, commutazioni e circuiti snubber. Drive per BJT e MOSFET/IGBT. Drive per tiristori. Drive isolati con accoppiamento ottico e magnetico, tecnica bootstrap. Resistenza termica e dissipatori. Trasformatori per elevate frequenze. Convertitori CA/CA Parzializzatori di tensione mono e trifase e loro applicazioni. Convertitori CA/CC a commutazione naturale Raddrizzatore monofase ad una semionda. Raddrizzatore monofase a due semionde con trasformatore a presa centrale e a ponte di diodi. Ponte trifase. Ponte monofase total-controllato: conduzione continua e intermittente, commutazione e caratteristiche V-I. Ponte monofase semi-controllato. Ponte trifase total-controllato: conduzione continua e intermittente, commutazione e caratteristiche V-I. Cenni sui convertitori bidirezionali. Ponte trifase semi-controllato. Influenza dei convertitori c.a./c.c. sulla rete di alimentazione. Trasformatori per convertitori Convertitori CC/CC Introduzione ai convertitori CC/CC a commutazione. Topologie di base CC/CC: buck, boost, buck-boost. Convertitori buck, boost, buck-boost: conduzione continua, conduzione intermittente, ripple controllo della tensione di uscita, PWM diretto, controllo di corrente e slope compensation. Chopper monoquadrante con motore a corrente continua: conduzione continua e intermittente, caratteristiche di controllo. Chopper due quadranti. Chopper quattro quadranti: PWM bipolare e unipolare. PWM diretto, controllo di corrente ad isteresi, PWM con riferimento di corrente. PFC monofase con convertitore boost. Convertitori CC/CA Inverter monofase a tensione impressa. Onda quadra. Flussi di potenza: funzionamento da inverter e da raddrizzatore. Tecniche di modulazione PWM. PFC monofase. Inverter trifase a tensione impressa. Sei gradini: tensioni concatenate, del centro stella e di fase. Tecniche di modulazione PWM. Sovramodulazione. Iniezione delle terze armoniche. Modulazione PWM vettoriale. Funzionamento da raddrizzatore e PFC trifase. Cenni sui convertitori con carico risonante. Alimentatori CC a commutazione isolati (SMPS) Convertitori flyback, forward. push-pull, half bridge e full bridge. Esercitazioni Simulazione dei principali convertitori tramite simulatori circuitali (pSpice) o dinamici English version Introduction Classification of converters. Main features and classification of power components. Distortion factor and power factor. Power Components The diode: types of diodes, losses, recovery current and snubber circuit. Switching and conduction losses. Thyristor, BJT, MOSFET, IGBT and GTO: operating principle, characteristics, snubber circuits. Drives for BJTs, MOSFETs / IGBTs and thyristors. Optical and magnetic isolation, bootstrap technique. Thermal resistance and heatsinks. High frequency transformers. AC/AC converters Phase-controlled voltage regulators and applications Line-commutated rectifiers Single-phase and three-phase diode rectifiers. Line-commutated single-phase and three-phase controlled rectifiers: the commutation of the thyristors, continuous and discontinuous-mode operation and V-I output characteristics. Single-phase and three-phase semi-controlled rectifiers. Influence of converters on the power grid. Transformers for converters DC/DC converters Introduction to force-commutated DC/DC converters. Basic DC/DC topologies: buck, boost, buck-boost. Buck, boost, buck-boost converter: continuous and discontinuous conduction operating, control and ripple of the output voltage, direct PWM, current control and slope compensation. DC drive: single-quadrant chopper, two-quadrants chopper, four-quadrants chopper, bipolar and unipolar PWM. Single phase PFC with boost converter. DC/AC converters Single-phase voltage source inverter. Square-wave operation. Power flows: inverter and rectifier operation. PWM techniques. Single phase PFC. Three-phase voltage source inverter. Six-step modulation: line-to-line voltage, neutral-point and phase voltages. PWM techniques. Overmodulation. Voltage harmonic injection. Space-Vector-based PWM. Rectifier operation and three-phase PFC. Notes on converters with resonant load. DC Switching-Mode Power Supplies (DC SMPS) Isolated converters: flyback, forward. push-pull, half bridge and full bridge converters. Practical Simulation of the main converters by means of circuit simulators (pSpice) or dynamic simulators.


Testi consigliati:

Muhammad H. Rashid, Power Electronics,Ed. Prentice Hall international

Italian translation: Elettronica di Potenza vol. 1 e 2, Ed. Pearson Prentice Hall

Mohan, Undeland, Robbins, Power Electronics, John Wiley & Sons

Italian translation: Elettronica di Potenza, Ed. Hoepli

Dispense del docente

            
            
                         


Modalità d'esame:

orale


Risultati di apprendimento previsti:

Lo studente deve acquisire la conoscenza del funzionamento dei convertitori, i criteri di dimensionamento e controllo e le loro applicazioni nel campo ingegneristico. The student should acquire knowledge of the converters operation, of the sizing and control criteria and their applications in the engineering field.


Link Verifica la presenza di materiale didattico sul sito ELearning@AQ