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IA/0034 - CONVERSIONE STATICA DELL'ENERGIA ELETTRICA E EMC

Anno Accademico 2017/2018

Docente
GIANLUCA GATTO (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/84]  INGEGNERIA ENERGETICA [84/00 - Ord. 2016]  PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

Il corso intende fornire le conoscenze di base sia sulla conversione statica dell’energia elettrica con particolare riferimento alle applicazioni industriali e alle reti elettriche intelligenti in cui siano inserite le fonti energetiche rinnovabili e non rinnovabili. Inoltre, si intende fornire le conoscenze necessarie per l’analisi e la progettazione di sistemi elettronici di potenza ad alta efficienza tenendo anche in considerazione gli aspetti della compatibilità elettromagnetica.
Con riferimento ai descrittori di Dublino gli obiettivi di apprendimento attesi sono i seguenti:
•Conoscenza e capacità di comprensione delle seguenti tematiche:
Conoscenza approfondita e comprensione degli aspetti teorici e applicativi dei convertitori statici di potenza e delle problematiche di compatibilità elettromagnetica.
•Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
Capacità di simulare e progettare convertitori elettronici di potenza per applicazioni industriali e per i sistemi di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili tenendo anche in conto gli importanti aspetti della compatibilità elettromagnetica.
•Autonomia di giudizio:
Capacità di valutare correttamente le prestazioni dei convertitori elettronici di potenza in funzione della applicazione, della tecnica di controllo impiegata e dell'eventuale ambiente "elettromagnetico" di impiego.
•Abilità comunicative:
Capacità di discutere, con interlocutori specialisti, sia sulle problematiche inerenti il dispositivo (struttura) sotto esame sia delle possibili soluzioni da intraprendere.
•Capacità di apprendere:
Capacità di apprendimento continuo, mediante la corretta interpretazione dei fascicoli tecnici forniti da produttori di componenti/dispositivi e della bibliografia scientifica di settore.

Prerequisiti

Le conoscenze necessarie per frequentare proficuamente l'insegnamento rientrano nei programmi dei corsi di Elettrotecnica, Macchine Elettriche, Elettronica di Potenza.

Contenuti

Richiami Elettronica di Potenza (8 ore lezione 4 esercitazione)
Raddrizzatori a diodi a frequenza di linea.
Raddrizzatori e inverter con controllo di fase
Convertitori DC -DC (alimentatori switching)
Convertitori DC-AC (inverter)

Dispositivi per la qualità dell'energia (8 ore lezione 2 esercitazione)
Principi di conversione dell'energia.
Applicazioni in ambito domestico e industriale
Interconnessione delle fonti rinnovabili alle reti elettriche.
Interconnessione dei sistemi di accumulo di energia alla rete elettrica

Convertitori statici – progettazione (12 ore lezione e 8 esercitazione)
Criteri generali di progettazione dei convertitori elettronici di potenza.
Valutazione delle perdite di potenza e dimensionamento termico.
Progettazione dei circuiti di pilotaggio (driver). Alimentazioni ausiliarie.
Piattaforme hardware per il controllo (Microcontrollori, DSP e DSC).
Componenti per le protezioni da sovraccarichi e sovratensioni delle strutture di conversione.
Cenni sulla applicazione di convertitori: UPS, regolatori statici VAR, impianti ad energia rinnovabile etc.

Principi di Compatibilità elettromagnetica: (6 ore lezione)
Emissione ed immunità, meccanismi di accoppiamento, Elementi base nei casi di interferenza elettromagnetica (EMI); interferenze tra sistemi, e interne ad un sistema; sorgenti di EMI; percorsi di accoppiamento di EMI; suscettibilità alle EMI. Emissioni condotte: correnti di modo comune e modo differenziale. Filtri: attivi, passivi e PFC. Regole per il design dei filtri EMI. Modelli semplificati per il calcolo delle emissioni irradiate. Metodi per la riduzione delle emissioni radiate.

Normativa (2 ore lezione)
Organismi internazionali, situazione europea ed italiana. Laboratori accreditati a livello comunitario e organismi notificati. procedura per la certificazione CE degli apparati ed apparecchiature elettriche ed elettroniche.

Interferenze elettromagnetiche nei convertitori elettronici di potenza. (2 ore lezione)
Linee guida per il progetto di apparecchiature elettriche compatibile con le norme E.M.C..Tipologie di disturbi e percorsi di accoppiamento. Filtri di rete, cavi schermati e schermature elettromagnetiche.

Procedure di misura (2 ore lezione e 6 ore di esercitazione)
Metodologie fissate dalle normative per: emissioni condotte, suscettibilità ai disturbi condotti, emissioni irradiate, suscettibilità ai disturbi irradiati; piani di controllo e verifica; certificazioni. Misurazione in camera semianecoica delle emissioni condotte in alta frequenza, delle armoniche di corrente e delle emissioni radiate.

Metodi Didattici

La didattica è organizzata in modalità tradizionale con lezioni frontali ed esercitazioni in aula ed in laboratorio.
Verranno svolte:
numero ore di lezione frontale: 40
numero ore di esercitazione: 20

Verifica dell'apprendimento

L’esame prevede
a) prova pratica con relazione finale riguardante lo svolgimento delle attività di laboratorio inerenti gli aspetti della compatibilità elettromagnetica dei dispositivi elettronici di potenza.
b) Una prova orale riguardante tutti gli argomenti trattati durante la quale si valuteranno tutti gli obiettivi formativi indicati.
Per superare l’esame entrambe le prove devono risultare sufficienti. Il voto finale dell’esame è determinato nel modo seguente:
1) 20% dalla valutazione della prova pratica.
2) 80% dalla valutazione della prova orale.

La valutazione di 18/30 viene conferita quando le conoscenze/competenze della materia sono almeno elementari, la valutazione di 30/30 con eventuale lode, quanto le conoscenze sono eccellenti.

Testi

I seguenti testi sono consigliati per la preparazione dell’esame e per eventuali approfondimenti:
Appunti dalle lezioni
Mohan Undelan Robbins “Power Electronics“
Clayton R. Paul “Compatibilità Elettromagnetica"
Abraham I. Pressman “Switching Power Supply Design”

Altre Informazioni

Verranno consegnate copie delle slide proiettate durante le lezioni.

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