Programma

Caratteristiche costruttive e di funzionamento dei componenti a semiconduttore (diodi di potenza, thyristor, MOSFET di potenza, GTO, IGBT) e dei componenti passivi (induttori e condensatori) utilizzati nei convertitori statici di potenza; perdite di conduzione e perdite di commutazione nei componenti, sistemi di raffreddamento dei convertitori.
Convertitori a commutazione naturale: struttura e caratteristiche di funzionamento dei raddrizzatori a diodi e dei convertitori a thyristor con alimentazione monofase o trifase nel funzionamento da raddrizzatore o da inverter. Convertitori a commutazione forzata: struttura e caratteristiche di funzionamento dei convertitori DC/DC di tipo Buck, Boost e Full-bridge con modulazione PWM bipolare e unipolare; convertitori DC/AC a tensione impressa: struttura e caratteristiche di funzionamento degli inverter e dei raddrizzatori switching monofase e trifase; tecniche di modulazione PWM sinusoidale ed SVM e loro applicazione nella regolazione dei convertitori DC/AC; tecniche di modulazione con controllo della corrente di uscita a banda di isteresi o con tempo di commutazione prefissato. Alimentatori switching: struttura e caratteristiche di funzionamento dei convertitori Flyback, Forward, Push-Pull e Full-Bridge. Convertitori risonanti: convertitori con carico risonante; convertitori ZVS e ZCS; convertitori con DC link risonante.
Impiego dei convertitori statici di potenza in alcuni dei principali campi applicativi quali: gli azionamenti elettrici utilizzati in ambito industriale o nei settori delle apparecchiature biomediche, delle tecnologie assistive e della riabilitazione; i sistemi di continuità assoluta o di emergenza per l’alimentazione elettrica di sistemi ICT o di apparecchiature elettromedicali finalizzate all’implementazione di protocolli di diagnosi e/o di cura; la generazione distribuita di potenza elettrica da fonti rinnovabili e la gestione ottimizzata dei sistemi di accumulo dell’energia.

Testi Adottati

Power Electronics: Converters, Applications, and Design, 3rd Edition
Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins
ISBN: 978-0-471-22693-2

Materiale didattico aggiuntivo utilizzato dal docente nel corso delle lezioni e delle esercitazioni, il quale è reso disponibile agli studenti iscritti al corso sul portale Moodle del Dipartimento di Ingegneria.

Modalità Erogazione

Il corso prevede lezioni teoriche dedicate all'analisi di vari aspetti fondamentali, come le caratteristiche operative dei dispositivi elettronici di potenza, le configurazioni circuitali utilizzate per realizzare la conversione statica della potenza elettrica implementando le strategie desiderate di regolazione delle grandezze elettriche, il applicazioni dei convertitori elettronici di potenza in campo industriale e in installazioni civili. Vengono inoltre svolte esercitazioni pratiche, alcune delle quali finalizzate all'approfondimento di problemi tecnologici legati alla costruzione e all'utilizzo di moduli elettronici di potenza, mentre le altre sono finalizzate a sviluppare la capacità di simulare le diverse configurazioni circuitali dei convertitori elettronici attraverso opportuni modelli sviluppati in ambienti software (es. Matlab-Simulink) ampiamente utilizzati nel campo tecnico-scientifico. Alcune esercitazioni pratiche sono anche eseguite in laboratorio per illustrare sperimentalmente le caratteristiche operative delle principali configurazioni del convertitore elettronico di potenza.

Modalità Valutazione

“nel periodo di emergenza COVID-19 l’esame di profitto sarà svolto secondo quanto previsto all’art.1 del Decreto Rettorale n°. 703 del 5 maggio 2020”. Colloquio della durata di 30 minuti circa e tipicamente articolato nella discussione tecnica di almeno due degli argomenti trattati nell'ambito del corso. Nell'ambito del colloquio è richiesto di illustrare le caratteristiche di funzionamento dei dispositivi e/o dei circuiti elettronici di potenza utilizzati per attuare la conversione della potenza elettrica e la regolazione del flusso di tale potenza nei circuiti elettrici, siano essi in corrente continua oppure in corrente alternata monofase o polifase. La prova è superata se è conseguito un voto compreso tra diciotto e trenta. Il voto è assegnato dalla commissione esaminatrice tenendo conto sia del grado di conoscenza degli argomenti trattati, sia della capacità di esporre in modo logico e esauriente i diversi aspetti inerenti le specifiche tematiche oggetto del colloquio.