Insegnamento proposto per l'inserimento tra gli insegnamenti a scelta. Esso ha lo scopo di fornire agli studenti gli strumenti per lo studio di base dei convertitori elettronici di potenza per l’alimentazione di motori elettrici. Inoltre, si propone di analizzare gli azionamenti elettrici con motori a corrente continua e alternata, con particolare attenzione alle nuove generazioni di motori, come i motori sincroni a riluttanza ed i motori a magneti permanenti interni. Si propone inoltre di presentare le strategie di controllo dei motori e il dimensionamento degli anelli di controllo di un azionamento elettrico (corrente, velocità e posizione).

Applicabilità e valutazione delle prestazioni degli azionamenti elettrici. Capacità di comprendere le problematiche tipiche dell'utilizzo dei convertitori elettronici di potenza negli azionamenti elettrici. Capacità di confrontare diverse soluzioni di azionamenti elettrici basate su tipi di motori diversi. Capacità di dimensionare oppure di variare mediante un processo di messa a punto gli anelli di controllo di un azionamento elettrico. L'esame finale ha l'obbiettivo di accertare, la conoscenza degli elementi base sull'analisi e i fondamenti di progettazione dei convertitori di potenza e azionamenti elettrici, nelle applicazioni industriali, attraverso un questionario e mediante la elaborazione di un elaborato scritto finale, da presentare con relazione personale di un lavoro di gruppo, il quale permetterà agli studenti di essere in grado di analizzare e stabilire i fondamenti di progettazione, di un sistema di azionamento per un motore elettrico comprensivo di convertitore di potenza e controllo, mediante simulazione.

Sono richieste conoscenze di base nell'ambito dell'elettrotecnica, macchine elettriche, controlli automatici oppure concetti di base di teoria dei sistemi.

Introduzione: descrizione generale di un azionamento elettrico Dispositivi elettronici di potenza impiegati nei convertitori elettronici di potenza Convertitori DC/DC elementari: principio di funzionamento di un convertitore a commutazione Convertitori DC/DC per azionamenti elettrici Convertitori DC/AC (inverter) per azionamenti elettrici Convertitori AC/DC lato rete e la loro l’influenza sulla rete di alimentazione Modellistica di sistemi meccanici Controllo degli azionamenti elettrici: dimensionamento degli anelli di controllo di un azionamento con controllo in cascata di corrente, velocità e di posizione Azionamenti con motori brushless DC Azionamenti con controllo scalare dei motori ad induzione Fondamenti di controllo vettoriale dei motori in corrente alternata Azionamenti vettoriali con motori brushless sinusoidali Azionamenti vettoriali con motori sincroni a riluttanza e con magneti permanenti interni Azionamenti vettoriali con motori ad induzione.

Oltre alle lezioni in aula, sono previste attività di laboratorio. Le esercitazioni in laboratorio riguardano l’analisi del funzionamento e i criteri e fondamenti di progettazione: dei convertitori per azionamenti elettrici, di un azionamento elettrico con motore a corrente continua e di un azionamento con motore a magneti permanenti.

Per eventuale e non indispensabile consultazione, si suggeriscono: (1) N.Mohan, T. Undeland, T. Robbins “Elettronica di potenza : convertitori e applicazioni”, Hoepli Milano, 2005. (2) M. H. Rashid, , 'Elettronica di Potenza', Prentice Hall, 2008.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Group essay;

... Le regole di esame sono descritte e discusse durante la lezione introduttiva dell’insegnamento. L'esame consiste in una prova scritta da 150 minuti con domande a risposta multipla (24 punti) e una domanda a risposta aperta (6 punti). Durante la prova d'esame non è ammesso l'utilizzo di libri, appunti o materiali equivalenti. Inoltre, durante l’insegnamento verrà assegnato un elaborato da svolgere a casa relativo al dimensionamento di un azionamento elettrico. L’elaborato è valutato con un punteggio fino a 30 punti. Il voto finale viene calcolato come la media aritmetica pesata tra il voto della prova scritta (80%) e il voto dell’elaborato (20%).

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.