93736 - POWER ELECTRONIC CONVERTERS M

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.
• Perdite di commutazione e conduzione.
• 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.
• Power factor correctors (PFC).

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.
• Convertitore Dual-Active Bridge.
• Considerazioni e standard per la ricarica di veicoli elettrici.
  
  

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 su PLECS).

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto e/o eventualmente orale (colloquio). Possibilità di esami scritti intermedi. È richiesta una relazione di progetto per il Modulo 2 (maggiori informazioni disponibili su Virtuale).

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it): sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell'insegnamento

Strumenti a supporto della didattica

Appunti della lezione in inglese. Uso di PLECS per simulazioni circuitali.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Riccardo Mandrioli