facoltà di
INGEGNERIA
salita Sperone 31 98166 S. Agata - Messina
web: http://ww2.unime.it/ingegneria
CORSO di LAUREA in
INGEGNERIA ELETTRONICA

Presidente : Prof. Carmine Ciofi


Elettronica Industriale di Potenza

PROGRAMMA

DIARIO di ESAMI

ORARIO delle LEZIONI

PRENOTAZIONI ESAMI


PROGRAMMA di Elettronica Industriale di Potenza

Corso di Laurea in: INGEGNERIA ELETTRONICA
A. A. 2001-2002
Docente: Prof. A. Testa

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1 - Introduzione al corso. Regole base e richiami. Convertitori statici. Convertitori lineari. Convertitori Switching. Perdite in conduzione ed in commutazione.

2 - Convertitori DC/DC. Classificazione.
- Convertitore Buck (Step-down). Funzionamento continuo. Funzionamento discontinuo. Funzionamento limite. Modelli mediati nel tempo. Modelli linearizzati. Controllo di tensione. Controllo di corrente. Topologie con trasformatore d'isolamento: Forward, Push-Pull , Half- bridge, Full-bridge. Convertitori bidirezionali.
- Convertitore Boost (Step-up). Funzionamento continuo. Funzionamento discontinuo. Funzionamento limite. Effetto delle resistenze parassite. Modelli mediati nel tempo. Modelli linearizzati. Circuito canonico. Controllo del duty-cycle. Controllo di corrente. Controllo a catena chiusa della tensione d'uscita. Topologie con trasformatore d'isolamento: Convertitori a sorgente di corrente.
- Convertitore Buck-Boost (Step-down-up). Funzionamento continuo. Funzionamento discontinuo. Funzionamento limite. Modelli mediati nel tempo. Modelli linearizzati. Controllo del duty-cycle. Controllo di corrente. Controllo a catena chiusa della tensione d' uscita. Convertitori con trasformatore d'isolamento : Flyback.
- Dimensionamento. Calcolo di condensatori di filtro e resistenze zavorra. Progettazione di induttanze e trasformatori. Dimensionamento del sistema di raffreddamento.
- Convertitore Cuk. Funzionamento continuo. Funzionamento discontinuo. - Cuk bidirezionale. Cuk con trasformatore d'isolamento. Cuk con induttanze accoppiate. Convertitori SEPIC e Zeta.
- Chopper. Chopper ad uno due e quattro quadranti: funzionamento e caratteristiche d'uscita.

3 - Convertitori AC/DC. Classificazione.
- Raddrizzatori a diodi. Raddrizzatori monofasi e trifasi, a singola e doppia semionda. Funzionamento con carico resistivo, ohmico-induttivo e con generatore di tensione. Caratteristiche d'uscita. Corrente di linea.
- Raddrizzatori controllati. Gruppo ideale di commutazione. Regolazione della tensione. Funzionamento da inverter. Potenza attiva, reattiva e deformante. Effetto delle induttanze lato AC. Raddrizzatori monofasi e trifasi, a singola e doppia semionda. Ponti semicontrollati. Funzionamento con carico resistivo, ohmico-induttivo e con generatore di tensione. Caratteristiche d'uscita e di controllo. Forme d'onda della sulla rete AC.

4 - Convertitori DC/AC. Classificazione.
- Inverter a tensione impressa (V.S.I.). Schema costruttivo e funzionamento di inverter V.S.I. monofasi e trifasi. Modulazione six step, contenuto armonico. Modulazione P.W.M.. Metodo della sottoscillazione, contenuto armonico. Addizione di una componente di terza armonica. Eliminazione di armoniche indesiderate. Tecniche di modulazione P.W.M. digitali: Space Vector Modulation.
- Inverter a corrente impressa (C.S.I.). Schema costruttivo e funzionamento di inveter C.S.I. monofasi e trifasi. Modulazione ad onda quadra, contenuto armonico.
- Inverter V.S.I. controllati in corrente . Regolatori lineari, regolatori ad isteresi, regolatori a modulazione delta. Regolatori digitali.

5 - Convertitori AC/AC. Cicloconvertitori. Inverter a matrice.

6 - Convertitori Risonanti. Convertitori risonanti tipo serie e parallelo. Convertitori con carico risonante. Convertitori Quasi Risonanti. Convertitori con DC-link risonante.

7 - Power Quality. Normativa europea. Controllori attivi del fattore di potenza (P.F.C.). Filtri attivi.

8 - Interferenze Elettromagnetiche (E.M.I.) Interferenze condotte. Interferenze irradiate. Meccanismi di generazione delle interferenze elettromagnetiche nei convertitori di potenza.

9 - Azionamenti elettrici. Classificazione.
- Azionamenti DC. Funzionamento delle macchine in corrente continua. Controllo della velocità. Schemi con eccitazione serie, parallelo, composita ed indipendente. Controllo sulla tensione d'armatura, controllo sulla tensione d'eccitazione, deflussaggio.
- Azionamenti AC con motore asincrono. Funzionamento del motore asincrono. Azionamenti a V/f costante, deflussaggio. Controllo di scorrimento. Controllo ad orientamento di campo.
- Azionamenti AC con motore sincrono. Funzionamento del motore sincrono. Controllo vettoriale.

10 - Dispositivi Elettronici di Potenza. Classificazione.
- Diodi di potenza. Principio di funzionamento. Caratteristiche costruttive. Caratteristiche elettriche statiche. Caratteristiche elettriche dinamiche all'accensione ed allo spegnimento. Caratteristiche termiche statiche e dinamiche. Connessione in serie ed in parallelo. Calcolo della potenza dissipata in conduzione ed in commutazione.
- Tiristori. Principio di funzionamento. Caratteristiche costruttive. Classificazione. Modello a due transistori. Meccanismi d'innesco e di spegnimento. GTO. Caratteristiche elettriche statiche. Caratteristiche elettriche dinamiche all'accensione ed allo spegnimento. Caratteristiche termiche statiche e dinamiche. Connessione in serie ed in parallelo. Calcolo della potenza dissipata in conduzione ed in commutazione. Snubbers.
- Transistor Bipolari di Potenza (B.J.T.). Funzionamento in interdizione, in zona attiva, in quasi saturazione ed in saturazione. Caratteristiche costruttive. Caratteristiche elettriche statiche. Caratteristiche elettriche dinamiche all'accensione ed allo spegnimento. Breakdown secondario. Aree di sicurezza S.O.A.R., R.B.S.O.A.R., F.B.S.O.A.R.. Protezione allo spegnimento e all'accensione. Caratteristiche termiche statiche e dinamiche. Connessione in serie ed in parallelo. Connessione Darlington. Calcolo della potenza dissipata in conduzione ed in commutazione. Circuiti di pilotaggio.
- MOSFET di Potenza (PowerMOS). Caratteristiche costruttive. Amplificazione di corrente. Caratteristiche elettriche statiche. Caratteristiche elettriche dinamiche all'accensione ed allo spegnimento.Aree di sicurezza S.O.A.R., R.B.S.O.A.R., F.B.S.O.A.R.. Protezione allo spegnimento e all'accensione. Caratteristiche termiche statiche e dinamiche. Connessione in serie ed in parallelo. Calcolo della potenza dissipata in conduzione ed in commutazione. Circuiti di pilotaggio.
- Transistor Bipolari a Gate isolato (I.G.B.T.). Caratteristiche costruttive. Modello equivalente. Caratteristiche elettriche statiche. Caratteristiche elettriche dinamiche all'accensione ed allo spegnimento. Aree operative di sicurezza.
- Cenni sui circuiti Integrati di Potenza

Durante il corso sono inoltre svolte esercitazioni pratiche riguardanti la progettazione, la realizzazione e la simulazione di convertitori DC-DC e DC-AC.
Gli studenti che intendano sostenere l' esame sono tenuti a prenotarsi entro le ore 12 del giorno precedente la data stabilita per l'esame. L'esame è di tipo orale ed include la discussione dei risultati ottenuti nelle esercitazioni svolte durante il corso.

Testi consigliati:
- Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins: "Power Electronics: Converters, Applications, and Design". John Wiley & Sons, Inc., New York 1989.
- B. K. Bose: "Power Electronics and AC Drives". Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 1986.
- Marty Brown "Practical Switching Power Supply Design ". Accademic Press inc., San Diego. 1990.
- H. W. Whittington, B. Y. Flynn, D. E. Mac Pherson: "Switched Mode Power Supplies: Design and construction". John Wiley & Sons, Inc., New York 1992.
- Richard Hoft: "Semiconductor Power Electronics". Van Nostrand Reinhold Company, New York 1986
- M. H. Rashid: "Power Electronics : Circuits, Devices and Applications" Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey U.S.A.
- T. Wildi "Electrical Machines, Driver and Power Systems"- Prentice Hall International Inc.


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