Il corso ha l'obiettivo di fornire le conoscenze fondamentali sulla conversione statica dell'energia elettrica ottenuta mediante componenti elettronici di potenza.

Lo studente prenderà conoscenza delle strutture di conversione statica dell'energia elettrica realizzate con componenti elettronici di potenza.

Elettrotecnica, Elettronica Applicata

Introduzione alla conversione dell'energia elettrica Applicazioni dell'energia elettrica. Produzione dell'energia elettrica. Alimentazioni e carichi. Conversioni sull'energia elettrica Principi delle conversioni dell'energia elettrica Conversione alternata - continua. Conversione continua - alternata. Conversione continua - continua. Conversione alternata - alternata.
Componenti elettronici di potenza Generalità sui materiali semiconduttori e sul silicio per applicazioni elettroniche. Panoramica sui dispositivi di potenza a semiconduttore. Componenti elettronici di potenza Il diodo per applicazioni di potenza: funzionamento della giunzione p-n; caratteristiche statiche; breakdown; reverse recovery. Dati riportati sui cataloghi dei diodi. Componenti elettronici di potenza Il tiristore: caratteristiche statiche; breakdown; caratteristiche di pilotaggio; reverse recovery; dati riportati sui cataloghi dei tiristori. Componenti elettronici di potenza Richiami sui GTO. Il TRIAC: caratteristiche statiche.
Programma PSPICE Generalità sul programma Pspice. Creare un CIRCUIT SCHEMATICS. Creare la NETLIST. Controllare NETLIST e OUTPUT files. Definire la TRANSIENT ANALYSIS. Verificare i risultati con PROBE. Definire gli altri tipi di Analysis. Programma PSPICE Librerie di Modelli. Componenti. Esempi di applicazione
Raddrizzatore monofase a diodi su carico resistivo Valore medio della tensione, della corrente e della potenza. Valore efficace delle grandezze raddrizzate. Fattore di forma. Valore efficace del contenuto armonico (ripple). Raddrizzatore monofase a diodi con diversi tipi di carico Diodo con carichi R-E; L-E; R-L, L. Circuito con diodo di ricircolo. Circuito con trasformatore.
Convertitori monofase a doppia semionda Valore medi della tensione e della corrente. Valore efficace delle grandezze raddrizzate. Fattore di forma. Funzionamento con carichi R-L e L. Convertitori monofase a ponte Grandezze caratteristiche con carico resistivo. Grandezze caratteristiche con carico fortemente induttivo (corrente spianata). Raddrizzatore trifase a stella a diodi Condizioni di funzionamento. Tensione media sul carico. Correnti con carichi R e R-L. Corrente nel primario del trasformatore (collegamento primario a triangolo e a stella)
Raddrizzatore trifase a ponte a diodi Condizioni di funzionamento. Tensione media sul carico. Correnti con carichi R e R-L. Corrente nel primario del trasformatore (collegamento primario a triangolo e a stella). Raddrizzatore trifase a stella a tiristori: Raddrizzatori non controllati e controllati. Angolo di accensione. Tensione e corrente sul carico per diversi angoli di accensione. Valori medi di tensione e corrente.
Raddrizzatore trifase a ponte a tiristori Tensione e corrente sul carico per diversi angoli di accensione. Valori medi di tensione e corrente. Corrente al primario del trasformatore con diversi tipi di collegamento. Raddrizzatore a ponte trifase semicontrollato Tensione e corrente sul carico. Valori medi di tensione e corrente. Circuiti di accensione e generazione degli impulsi: Struttura logica e realizzazione del circuito. Modelli dei convertitori AC/DC controllati: Modello dei convertitori in funzionamento continuo. Convertitori alternata alternata Struttura di potenza monofase. Struttura di potenza trifase. Controllo dell'angolo di accensione.
CONVERTITORI DC/DC Nozioni introduttive. Convertitori DC/DC: principio della modulazione switching. Convertitore step-down: funzionamento continuo.
CONVERTITORI DC/DC NON ISOLATI Convertitore step-down: funzionamento discontinuo. Convertitore step-up. Convertitore step down-up e cenni al convertitore di Cùk.
CONVERTITORI DC/DC NON ISOLATI Convertitore a ponte intero. Modulazione bipolare e unipolare. Indice di utilizzazione dei componenti. Considerazioni sulle forme d'onda "tipiche" dei convertitori switching.
CONVERTITORI DC/DC Determinazione ripple corrente e andamento potenza ponte intero ' PWM bipolare e PWM unipolare su carico R-L-E. Confronto indice di utilizzazione dei componenti nel ponte intero con modulazione bipolare ' unipolare. Introduzione e generalità su convertitori isolati.
CONVERTITORI DC/DC ISOLATI Convertitore Flyback Forward converter. Push-pull converter, semiponte e ponte intero.
Convertitori continua alternata Struttura di potenza con carico resistivo. Struttura di potenza con carico resistivo-induttivo. Tecnica di controllo in onda quadra. Convertitori continua alternata Struttura di potenza trifase: carico a triangolo e carico a stella. Tensioni armoniche. Corrente sul DC link. Fattore di potenza e di sfasamento. Convertitori continua alternata Tecnica di modulazione PWM trifase. Modulazione PWM lineare e in sovramodulazione. Convertitori continua alternata Tecniche di modulazione PWM modificate. Tempi morti.
Componenti elettronici di potenza Transistore bipolare, MOSFET di potenza, IGBT: caratteristiche statiche; breakdown; pilotaggio; dati riportati sui cataloghi dei transistori. Perdite di potenza per conduzione e per commutazione nei componenti elettronici di potenza. Modello termico dei componenti elettronici di potenza. Esempi di dimensionamento termico dei componenti e dei dissipatori.

Esercitazioni di simulazione con PSPICE degli argomenti trattati a lezione. Esercizi numerici sulle strutture fondamentali di conversione. Esercitazione di laboratorio su convertitori statici.

(di supporto) Mohan, Undeland, Robbins. Power Electronics: Converters, Applications, and Design, 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc., 2003. ISBN: 978-0-471-22693-2
Mohan, Undeland, Robbins. Elettronica di Potenza: Convertitori e Applicazioni, Hoepli Editore, 2005.

Relazioni delle esercitazioni di laboratorio. Esame con parte scritta e orale.