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Macchine ed Azionamenti Elettrici (Modulo: Convertitori Elettrici) - a.a. 2018/2019

SSD: ING-IND/32

CFU: 6

Corso (Anno/Semestre): --/I

Lingua: Italiano

Insegnamenti Propedeutici: Elettrotecnica

Docenti: Santolo Meo

Obiettivi formativi:
Il corso si propone di fornire le conoscenze di base dell’elettronica di potenza, presentando le caratteristiche di funzionamento dei principali dispositivi elettronici a semiconduttore, analizzando le strutture topologiche fondamentali per la conversione dell’energia elettrica, sia in corrente alternata che in corrente continua, ed illustrando i criteri per la scelta ed il dimensionamento di massima di un sistema di conversione inteso come elemento di un più generale sistema elettromeccanico. 

Contenuti:
Introduzione all’elettronica di potenza - Definizioni di base: valor medio, valore efficace, sviluppo in serie di Fourier per una forma d’onda rettangolare; richiami del modello a bande di energia per la conduzione nei semiconduttori: la giunzione PN.
Convertitori corrente alternata-corrente continua - Convertitori monofase corrente alternata-corrente continua: raddrizzatore monofase a semplice semionda, raddrizzatore monofase a semplice semionda con diodo di free wheeling, raddrizzatore monofase a doppia semionda, raddrizzatore monofase a ponte non controllato, raddrizzatore monofase a ponte semi-controllato, raddrizzatore monofase totalcontrollato. Convertitori trifase corrente alternata-corrente continua: raddrizzatore trifase a ponte non controllato, raddrizzatore trifase a ponte semi-controllato, raddrizzatore trifase totalcontrollato. Convertitori monofase e trifase corrente alternata-corrente continua bidirezionali: convertitori a 2 quadranti, convertitori a 4 quadranti e funzionamento non ideale di un convertitore a ponte (attività di laboratorio). Forma d’onda della corrente di linea nei raddrizzatori monofase e trifase: calcolo del THD. Cenni sui circuiti snubber per i tiristori.
Convertitori corrente continua-corrente continua: i chopper - Il chopper step-down: principio di funzionamento. Conduzione continua e discontinua del chopper. Il chopper stabilizzatore. Il chopper step-up. Il chopper buck-boost. Configurazioni del chopper bidirezionali.
L’Inverter - Configurazione di base: Current Source  Inverter (CSI) e Voltage Source Inverter (VSI). Funzionamento in six-step del CSI e del VSI. La modulazione a sottoscillazione sinusoidale. Cenni sui componenti simmetrici. La Space VectorModulation (SVM). Cenni sui convertitori multilivello.
Applicazioni - Dimensionamento di massima e criteri di scelta per un convertitore elettrico. Impiego dei convertitori di potenza nei vari settori dell’ingegneria meccanica: configurazioni tipiche nel settore ferroviario e tramviario, settore automobilistico, settore navale e aeronautico, settore industriale. 

Modalità didattiche: 
Lezione frontale con il supporto di materiale multimediale, esercitazioni tecnico-pratiche in laboratorio.

Materiale didattico:
Appunti del corso di Convertitori Elettrici, 2017
Power electronics: converters, applications, and design, Ned Mohan, Tore M. Undeland – Editore Wiley India, 2007 

Modalità esame:
Prova orale. 

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