- Docente: Corrado Florian
- Crediti formativi: 6
- SSD: ING-INF/01
- Lingua di insegnamento: Italiano
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria elettronica (cod. 0934)
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 (PSIM).
Orario di ricevimento
Consulta il sito web di Corrado Florian