35367 - ELETTRONICA INDUSTRIALE M

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Illustrare i princìpi di funzionamento dei sistemi elettronici che trovano applicazione nelle macchine e negli impianti industriali.

Contenuti

Introduzione al corso : sistema di controllo di un impianto industriale, definizione di un convertitore di potenza, rete di controllo, amplificatore di potenza, elettronica di controllo e elettronica di potenza.

Richiami : Valore efficace, potenza attiva e reattiva, potenza apparente, trasformata di Fourier, serie di Fourier, segnali periodici. E quazioni costitutiva del condensatore e dell'induttore. 

Classificazione dei convertitori in base alla funzione ed in base al funzionamento dei dispositivi.  Convertitori controllati e non controllati. Convertitori AC/DC, DC/DC, DC/AC, AC/AC. Convertitori quasi lineari (serie), convertitori in commutazione (switching)

 Prestazioni dei convertitori : distorsione (ingresso ed uscita), rendimento, fattore di potenza, guadagno/banda, regolazione, resistenza di uscita, coefficiente di temperatura .

Dispositivi elettronici di potenza : principi di funzionamento e caratteristiche dei principali diodi, BJT, MOSFET, IGBT, tiristori convenzionali e GTO. Analisi dei fenomeni che limitano le massime tensioni, correnti e la velocità di commutazione dei dispositivi elettronici di potenza.

Circuiti driver per il funzionamento in commutazione dei dispositivi elettronici di potenza.

Snubber : limitazione degli stress dinamici dei dispositivi elettronici di potenza.

Convertitori AC/DC non controllati: raddrizzatori.   Raddrizzatore a semionda. Trasformatore. Raddrizzatore ad onda intera. Filtri di ingresso ed uscita per il miglioramento del fattore di potenza e la riduzione della distorsione . Raddrizzatore trifase ad onda intera.

Convertitori controllati mediante tiristoriAC/DC e AC/AC

Convertitori DC/DC quasi lineari: r egolatori/stabilizzatori di tensione. DC/DC con diodi Zener. Convertitore DC/DC di tipo serie con di tensione in retroazione .

Perdite : stima delle perdite di conduzione e di commutazione nei dispositivi elettronici di potenza. Vincoli termici per il dimensionamento dei componenti e dei sistemi di smaltimento del calore.

Struttura ed equazioni delle reti di commutazione e loro realizzazione impiegando i diversi tipi di dispositivi elettronici. Leggi di commutazione per la realizzazione di convertitori DC/DC, DC/AC, AC/DC e AC/AC.

Convertitori Switching DC-DC : convertitori in discesa (buck), salita (boost), salita-discesa, Cuk, Sepic.

Fondamenti sui componenti magnetici : induttore e trasformatore di potenza.

Convertitori DC-DC con isolamento : forward, flyback, a ponte intero.

Controllo : introduzione alle problematiche di controllo, descrizione di un PWM IC controller

DC/AC (inverters): introduzione al mezzo ponte e al ponte intero;

Esempi di applicazione nel campo degli azionamenti e del controllo di impianti industriali : controllo motori elettrici, saldatura elettrica ad arco.

Esercitazioni:

Progetti al simulatore circuitale LT Spice:

Convertitore DC/DC switching abbassatore Buck

Convertitore DC/DC switching a ponte intero

Convertitore DC/DC switching flyback  

Testi/Bibliografia

Mohan, Undeland, Robbins: “Power Electronics” – Wiley&Sons

F. Filicori, G. Vannini: “Elettronica industriale – conv. DC/DC operanti in commut.” – Esculapio

B.Dewan, A.Straughen: “Power Semiconductor Circuits” – Wiley&Sons

R. W. Erickson: “Fundamentals of Power Electronics” – Kluwer Academic Publishers

Rashid: “Elettronica di Potenza” – Pearson

Metodi didattici

Lezioni frontali tenute tramite l'ausilio del proiettore (slides del corso fornite preventivamente agli studenti).

Esercitazioni numeriche alla lavagna.

Simulazioni con CAD circuitale in laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di esame è orale. Il candidato deve dimostrare la conoscenza delle nozioni teoriche affrontate durante il corso e la capacità di risolvere degli esercizi numerici di progetto analoghi a quelli affrontati in classe.

L'esame di fine corso ha lo scopo di valutare il raggiungimento dei seguenti obiettivi didattici:

- conoscenza delle caratteristiche dei componenti elettronici per applicazioni di elettronica industriale  

- conoscenza del funzionamento dei circuiti elettronici per applicazioni industriali descritti dal docente

- conoscenza delle linee guida per la progettazione dei circuiti elettronici per applicazioni di elettronica industriale di potenza

Strumenti a supporto della didattica

Dispense del corso fornite dal docente.

Application Notes di alcuni circuiti e componenti circuitali.

CAD software per la simulazione dei circuiti elettronici di potenza (LTspice).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Corrado Florian