Elettronica di Potenza e Controllo (310II) – Primavera 2013

Docenti: Giuseppe Iannaccone, Paolo Emilio Bagnoli

Prerequisiti: Elettrotecnica, Dispositivi Elettronici, Elettronica
Obiettivi: Il corso ha lo scopo di fornire allo studente i principali concetti dell’elettronica di potenza e di controllo.

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Programma 2013

Introduzione (G. Iannaccone – P.E. Bagnoli)

Introduzione all’elettronica di potenza, commutazione e commutatori, modello dell’interruttore e dissipazione di potenza. Struttura del corso.

Dispositivi e tecnologie per l’elettronica di potenza (G. Iannaccone)

Caratteristiche distintive dei dispositivi di potenza e funzionamento semplificato. Funzionamento in dettaglio di diodo di potenza, transistore bipolare di potenza, MOSFET di potenza, tiristore, GTO, IGBT, MCT. Semiconduttori alternativi per dispositivi di potenza (nitruro di gallio e carburo di silicio). Processi tecnologici per circuiti integrati di potenza. Lezione su PMIC (Ing. Stefano Scaldaferri.

Materiali relativi a questa sezione, video, dettaglio degli argomenti nel libro di testo

Il problema termico in elettronica di potenza (P. E. Bagnoli)

Grandezze termiche, resistenza termica del package, resistenze termiche di contatto. Misura della resistenza termica statica e dinamica. Rete di Cauer. Misura della resistenza termica con risoluzione spaziale (metodo TRAIT). Simulatore termica dei dispositivi in regime stazionario. Simulatori a elementi finiti e simulatore DJOSER.

Convertitori di potenza (P. E. Bagnoli)

Introduzione ai convertitori. Raddrizzatori a singola e a doppia semionda, raddrizzatori risonanti, trasformatori ad alta frequenza. Sistema trifase e raddrizzatori trifase. Raddrizzatori mono e trifase controllabili e applicazioni. Raddrizzatori con SCR. Inverter half e full bridge. Tecnica PWM. Inverter trifase. Inverter risonanti serie e parallelo. Convertitore DC-DC. Convertitore step down, step up, buck-buck, Cuk.

Elettronica di Controllo (G. Iannaccone)

Raggiungibilità, controllabilità e osservabilità di un sistema. Forme canoniche. Controllori PID. Funzionamento di un motore DC e modello. Controllo di motore DC. Funzionamento di un motore sincrono e modello. Controllo di motore sincrono. Funzionamento di un motore asincrono. Controllo di motore asincrono. Sensori industriali e reti di sensori (Ing. Elisa Spanò)

Materiali relativi a questa sezione, video, dettaglio degli argomenti nel libro di testo

Testi di riferimento

[1] N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, third Edition, Wiley, 2002.
[2] N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins, F. Castelli Dezza, Elettronica di Potenza. Convertitori e applicazioni, Hoepli, 2005 (è un sottinsieme del precedente, tradotto in italiano).

Modalità di svolgimento dell’esame

Prova orale in quattro domande, di cui due sulla parte di programma svolta dal Prof. Bagnoli, due sulla parte di programma svolta dal Prof. Iannaccone (alcuni esempi di domande sono qui). A due delle quattro domande si potrà rispondere in forma scritta. È richiesto per accedere all’esame lo svolgimento di un progetto concordato con il Prof. Bagnoli.