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Anno Accademico 2007/08
01IJFGA
Conversione statica
Corso di L. Specialistica in Ingegneria Elettrica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Fratta Antonino ORARIO RICEVIMENTO PO ING-IND/32 80 20 12 0 12
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-IND/32 10 B - Caratterizzanti Ingegneria elettrica
Obiettivi dell'insegnamento
Il settore della 'Power Electronics' Ŕ tuttora in forte crescita dopo quattro decadi di storia dell'applicazione dei semiconduttori, ancora lontano da limiti propri o tecnologici. Pertanto il corso intende fornire gli strumenti scientifici e le conoscenze tecniche allo stato dell'arte, mantenendo saldi riferimenti ai fondamenti per consentire al futuro ingegnere di seguirne la continua evoluzione.
Competenze attese
CapacitÓ di analisi della dinamica nei circuiti elettrici (non lineari) in commutazione. Conoscenza e valutazione comparative delle caratteristiche e delle proprietÓ di dimensionamento dei componenti di potenza, attivi e reattivi, nonchÚ delle strutture di conversione per la commutazione naturale e forzata, finalizzate alla comprensione delle problematiche di progetto. CapacitÓ di calcolo dei diversi termini dissipativi e del rendimento complessivo di conversione. Conoscenza di dispositivi e trasduttori caratteristici. CapacitÓ di progetto delle strutture di controllo per convertitori PWM.
Prerequisiti
Elettrotecnica (base e specialistica), Elettronica (base), almeno un corso di base di Elettronica Industriale o di Elettronica di potenza
Programma
1) Presentazione e generalitÓ.
2) Analisi e sintesi dei punti chiave:
-commutazione e compatibilitÓ dei circuiti elettrici;
-caratterizzazione degli interruttori;
-commutazione forzata e naturale;
-semiconduttori di potenza per la commutazione;
-comportamento e modello in frequenza dei reattori;
-dispositivi e circuiti di filtro e di protezione;
-cella canonica di commutazione forzata;
-funzioni di costo dei convertitori;
-effetti energetici e potenze in regime qualsiasi;
-proprietÓ di controllo di convertitori;
-trasduttori e dispositivi di controllo caratteristici.

3) Conversione a commutazione naturale. Raddrizzatori; regolazione a commutazione naturale; strutture fondamentali e AC/AC; inverter a ponte e trifase, a tensione e corrente impressa, a onda quadra e su carico risonante.

4) Conversione a commutazione forzata. Strutture fondamentali e derivate; transistori e moduli di potenza. Dinamica della conversione, forma d'onda del ripple PWM, modelli di dimensionamento di moduli a semiconduttore, induttori e condensatori di potenza.

5) ProprietÓ di Controllo di convertitori PWM.
Generalizzazione del controllo di convertitori a singola cella: schemi a blocchi; banda passante; propagazione del ripple e limiti teorici del controllo analogico; modulazione e controllo campionato a microprocessori; problemi e limiti teorici delle tecniche di controllo digitale.

6) Inverter alimentati in tensione.
Convertitore a ponte monofase: proprietÓ esemplari, modo comune e modo differenziale; tecniche di modulazione, analisi comparativa. GeneralitÓ della conversione polifase. Inverter trifase: vettori istantanei; modulazione six-step; area di regolazione lineare; relazione con la gestione del modo comune; modulazione e controllo vettoriale.
In considerazione delle diverse possibilitÓ di accesso al biennio magistrale (specialistico), il programma del corso presenta una parte iniziale sintetica opportuna per riepilogare e riassumere i fondamenti dell'elettronica di potenza necessari per il prosieguo del corso.
Laboratori e/o esercitazioni
- Forme d'onda non sinusoidali e calcolo dei valori caratteristici.
- Laboratorio sui semiconduttori e sulla realizzazione di convertitori industriali.
- Parametri dei semiconduttori di potenza e lettura dei cataloghi.
- Simulazione in P-Spice della commutazione di interruttori.
- Lettura dei parametri di catalogo di IPM.
- Simulazione del controllo in anello chiuso di convertitori e delle tecniche PWM.
- Calcolo dei parametri caratteristici delle tecniche PWM nel convertitore a ponte.
- Esercitazione di dimensionamento di un inverter trifase per PFC.
- Simulazione del controllo in anello chiuso di inverter trifase PWM
Bibliografia
A. Fratta, 'Dispense del corso di Conversione Statica dell'Energia Elettrica", Politecnico di Torino, CLUT.
J.G.Kassakian, M.F.Schlecht, G.C.Verghese, "Principles of Power Electronics", MIT, Addison-Wesley, USA.
N.Mohan, T.Undeland, W.P.Robbins, "Elettronica di Potenza, Convertitori e Applicazioni' ", Ulrico Hoepli Editore S.p.A. 2005.
Muhammad H. Rashid, 'Power Electronics, Circuits, Devices and Applications', Pearson Education,Inc.
Controlli dell'apprendimento / ModalitÓ d'esame
La prova finale consiste in un esame orale (durata prevista un'ora).




Gli studenti sono caldamente invitati a contattare prontamente il docente per qualsiasi problema didattico e organizzativo. Il docente Ŕ disponibile in ufficio sia prima che dopo ogni singola lezione. E' anche possibile prendere appuntamento tramite email o telefono (int.7147)
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2007/08
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