93736 - POWER ELECTRONIC CONVERTERS M

Anno Accademico 2021/2022

  • Docente: Gabriele Grandi
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: ING-IND/31
  • Lingua di insegnamento: Inglese

Conoscenze e abilità da conseguire

The course initially provides supplements of linear and non-linear electric circuits with special emphasis towards power electronic circuits for electric vehicles. The digital controllers for power electronic converters are also examined, such as DSP boards, digital microcontrollers, FPGA systems. The main power electronic switches employed in the electric vehicles are introduced, such as power diodes, Mosfets, IGBTs, SiC and emerging power components. The considered converter configurations, and the corresponding modulation strategies, are: passive and active single-phase and three-phase rectifiers (vehicle power interface with the electric grid), three-phase inverters (vehicle motor drive), dc/dc choppers configurations (on board and off board battery chargers). Battery charging modes for electric vehicles are introduced and duscussed. The features Grid-to- Vehicle (G2V), Vehicle-to-Grid (V2G), Vehicle-to-Vehicle (V2V), Vehicle-to-Load (V2L), and Vehicle-for-Grid (V4G) are considered for the regulation of the power converters, with reference to both off board dc fast charging stations and onboard ac chargers.

Contenuti

Modulo I (30h)
Complementi di circuiti elettrici lineari e non lineari. Forme d'onda periodiche non sinusoidali. Distorsione armonica di corrente e tensione in regime stazionario non sinusoidale. Diodi di potenza e SCR. Raddrizzatori: monofase e trifase. Interruttori elettronici di potenza: BJT, MOSFET, IGBT, componenti emergenti. Nozioni di base sulla modulazione della larghezza di impulso (PWM). Chopper: buck, boost, buck-boost, Cùk, half-bridge, full bridge.

Modulo II (30h)
Inverter monofase: onda quadra, PWM. Inverter trifase: onda quadra (six-step), PWM.Iniezione di un segnale modulante di modi comune: centered PWM, discontinuous PWM. Modulazione con i vettori di spazio (SVM). Inverter multilivello: cascaded H-bridge, Diode clamped (NPC), Flying capacitor. Modular multilevel converters (MMC). Implementazione digitale dei sistemi modulazione per converitori switching: microcontrollori, schede DSP, sistemi FPGA.

Testi/Bibliografia

- Mohan, Undeland, Robbins: Power Electronics. J.Wiley & Sons

- Rashid: Power Electronics: Circuits Devices and Applications. Prentice Hall

- Kassakian, Schlecht, Verrghese: Principles of Power Electronics. MIT Addison-Wesley

Metodi didattici

Lezioni in aula (teoria ed esercitazioni). Esercitazioni numeriche in aula ed alcune esperienze con schede DSP/FPGA.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Written and eventually oral exam (interview). Possibility of midterm written exams.

Strumenti a supporto della didattica

Lesson notes in English. Use of LTspice and Simulink (Matlab) for circuit simulations.

Italian textbooks are also available. Please directly contact the professor.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Gabriele Grandi

Consulta il sito web di Mattia Ricco

SDGs

Energia pulita e accessibile Imprese innovazione e infrastrutture Città e comunità sostenibili

L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.