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IA/0037 - LABORATORIO DI AZIONAMENTI PER LA PROPULSIONE

Anno Accademico 2017/2018

Docente
ALESSANDRO SERPI (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/84]  INGEGNERIA ENERGETICA [84/00 - Ord. 2016]  PERCORSO COMUNE330
Obiettivi

- Conoscenza e capacità di comprensione: conoscere e comprendere il funzionamento degli azionamenti elettrici utilizzati nell’ambito della propulsione elettrica, soprattutto riguardo ai loro sistemi di acquisizione, elaborazione e trasmissione dei segnali;
- Capacità di applicare conoscenza e comprensione: sviluppare sistemi di acquisizione e controllo di azionamenti elettrici per la propulsione elettrica, individuando e selezionando opportunamente periferiche, trasduttori ed unità di elaborazione;
- Autonomia di giudizio: capacità di adottare soluzioni motivate nella progettazione di sistemi di acquisizione e controllo di azionamenti elettrici per la propulsione elettrica, in base alle specifiche di progetto assegnate ed agli eventuali gradi di libertà a disposizione;
- Abilità comunicative: capacità di trasmettere informazioni e concetti in modo semplice, sintetico ed efficace;
- Capacità di apprendimento: elaborazione autonoma delle informazioni, soprattutto riguardo alla definizione delle specifiche progettuali ed alla progettazione dei sistemi di acquisizione e controllo di azionamenti elettrici nell’ambito della propulsione elettrica.

Prerequisiti

Si ritiene utile, per una migliore comprensione dei contenuti previsti dall’insegnamento, il possesso di conoscenze di base relative alle macchine elettriche, all’elettronica industriale di potenza ed agli azionamenti elettrici.

Contenuti

L’insegnamento prevede i seguenti argomenti principali:
- Azionamenti elettrici per la propulsione elettrica (2 ore di lezione): principali tipologie, princìpi di funzionamento, caratteristiche, vantaggi e svantaggi, campi applicativi;
- Azionamenti elettrici con macchine elettriche sincrone a magneti permanenti (3 ore di lezione, 5 ore di esercitazione): princìpi di funzionamento, configurazioni classiche e di nuova generazione, modello matematico, strategie e sistema di controllo, esercitazioni mediante opportuni software di simulazione;
- Trasduttori di corrente e tensione (1 ora di lezione, 3 ore di esercitazione): principali tipologie e loro caratteristiche, convertitori Sigma-Delta, esercitazioni sperimentali in laboratorio;
- Trasduttori di posizione e velocità (1 ora di lezione, 3 ore di esercitazione): principali tipologie e loro caratteristiche, sonde ad effetto Hall, resolver, encoder assoluto, esercitazioni sperimentali in laboratorio;
- Modulazione PWM (1 ora di lezione, 3 ore di esercitazione): tipologie di modulazione a larghezza di impulso, generazione dei segnali di comando, esercitazioni sperimentali in laboratorio;
- Implementazione del sistema di controllo (2 ore di lezione): struttura dell’algoritmo di controllo, acquisizione, elaborazione e trasmissione dei segnali, cenni sulla programmazione di unità ad alta velocità di elaborazione (Altera FPGA, VHDL);
- Azionamento elettrico con una macchina elettrica sincrona a magneti permanenti a montaggio superficiale (6 ore di esercitazione): esercitazioni sperimentali in laboratorio.

Metodi Didattici

L’insegnamento prevede l’esecuzione di 10 ore di lezioni frontali al fine di consentire allo studente l’acquisizione delle conoscenze riguardo alle principali tipologie di azionamenti elettrici per sistemi di propulsione, alle macchine elettriche sincrone a magneti permanenti, ai più diffusi trasduttori di corrente, tensione, posizione e velocità, alla modulazione a larghezza d’impulso ed all’implementazione di algoritmi di controllo mediante programmazione di unità ad alta velocità di elaborazione (FPGA). L’insegnamento prevede inoltre lo svolgimento di 20 ore di esercitazione, di cui 5 ore di esercitazioni numeriche mediante l’ausilio di opportuni software di simulazione e 15 ore di esercitazioni sperimentali in laboratorio: ciò consentirà allo studente di sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite durante le lezioni frontali, soprattutto riguardo alla progettazione dei sistemi di acquisizione e controllo degli azionamenti elettrici per la propulsione elettrica.

Verifica dell'apprendimento

La valutazione dello studente prevede una prova scritta, nello specifico una relazione sulle esercitazioni svolte durante l’insegnamento. In questo contesto, si richiede una frequenza dell’insegnamento almeno pari all’80% (24 ore). Lo studente dovrà dimostrare inoltre una conoscenza, una comprensione ed una capacità di applicare le conoscenze almeno sufficienti riguardo al funzionamento, ai sistemi di acquisizione ed al controllo degli azionamenti elettrici per i sistemi di propulsione elettrica.

Testi

Si consigliano i seguenti testi di riferimento:
- R. Krishnan, “Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives”, CRC Press, Taylor & Francis Group, ISBN 978-0-8247-5384-9, 2010
- R. Crowder, “Electric Drives and Electromechanical Systems”, Newnes, Elsevier, ISBN 978-0-7506-6740-1, 2006
- S.R. Norsworthy, R. Schreier, G.C. Temes, “Delta-Sigma Data Converters”, John Wiley & Sons, ISBN 0-7803-1045-4, 1997

Altre Informazioni

Alcune lezioni saranno svolte mediante il supporto di slide. Sarà inoltre distribuito dal docente del materiale didattico aggiuntivo su alcuni argomenti specifici e per lo svolgimento delle esercitazioni.

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