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.

Programma/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 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