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Andrea Cavallini si occupa di modelli di vita e diagnostica dei sistemi di isolamento. La sua ricerca si concentra sullo studio delle scariche parziali. I fenomeni di scarica parziale sotto forme d'onda di tensione PWM sono attualmente la sua principale linea di ricerca. L'interesse è focalizzato sulla dipendenza dei fenomeni di scarica parziale dall'invecchiamento termico, dalla temperatura e dalla pressione a causa del forte impatto dei fenomeni di scariche parziali sull'affidabilità dei componenti utilizzati nell'industria automobilistica e aerospaziale. Si occupa inoltre della caratterizzazione di dielettrici e sistemi di isolamento elettrico per l'elettronica di potenza.
E' co-autore di circa 280 articoli scientifici e 15 brevetti internazionali, co-fondatore dello spin-off universitario Techimp ed è attivo in IEEE DEIS (Adcom 2010-2016, Education c.tte chair dal 2010, Italy Chapter President, chair del TC on Transport Electrification), CIGRE (rappresentante nazionale italiano 2004-2008, convener del WG D1.43 e D1.74), IEC TC 2 MT 10 (project leader di IEC 60034-18-41 Ed. 2), e SAE (WG AE11). È IEEE Fellow.
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