93736 - POWER ELECTRONIC CONVERTERS M

Anno Accademico 2023/2024

  • Docente: Riccardo Mandrioli
  • 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. Interruttori elettronici di potenza: BJT, MOSFET, IGBT, componenti emergenti.
  • Raddrizzatori monofase e trifase. PFC monofase e trifase (Vienna Rectifier).
  • Modulazione a larghezza di impulso (PWM).
  • Chopper buck, boost, buck-boost, Cùk, SEPIC, half-bridge, full bridge.
  • Convertitore Dual-Active Bridge.

Modulo II (30h)

  • Inverter monofase: half-bridge, full-bridge. Modulazione unipolare e bipolare.
  • 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.
  • Inverter a quattro fili: split-capacitor inverter, four-leg inverter, independently controlled neutral module.

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).

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 PLECS for circuit simulations.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Riccardo Mandrioli

SDGs

Energia pulita e accessibile Città e comunità sostenibili Consumo e produzione responsabili Lotta contro il cambiamento climatico

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