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.

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 di un azionamento elettrico con motore a corrente continua e 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.

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).
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%).