Docenti: Giuseppe Iannaccone, Sebastiano Strangio, Roberto Roncella
Prerequisiti: Teoria dei circuiti, Dispositivi Elettronici, Elettronica, Teoria dei segnali, Teoria dei sistemi (controlli automatici).
Link veloci:
- Playlist su youtube con tutte le lezioni del Prof. Iannaccone del corso 2020 (attenzione i corsi degli anni precedenti al 2021 sono da 6 CFU).
- Esempi di 18 domande d’esame (programma precedente al 2018)
- Tesi disponibili (pdf)
Link relativi al corso degli anni precedenti
- Playlist su youtube con tutte le lezioni del Prof. Iannaccone del corso 2019
- Playlist su youtube con tutte le lezioni del Prof. Iannaccone del corso 2018
- Playlist su youtube con tutte le lezioni del Prof. Iannaccone del corso 2017
- Playlist su youtube con tutte le lezioni del Prof. Iannaccone del corso 2016
- Playlist su youtube con tutte le lezioni del Prof. Iannaccone del corso 2015
- (lucidi) di tutte le lezioni del corso del 2015 del Prof. Iannaccone
Programma 2021
Introduzione (G. Iannaccone)
- Caratteristiche di un sistema di elettronica di potenza [Video del corso 2021].
Convertitori DC-DC switching con induttore (G. Iannaccone)
- Convertitori switching con induttore in modalità di conduzione continua:
- buck [Video del corso 2021],
- boost [Video del corso del 2021],
- buck-boost, Cuk, full bridge [Video del corso del 2021]
- Modello del trasformatore in continua [Video del corso del 2020]
- Valutazione delle perdite nei convertitori di potenza [Video del corso del 2020].
- Convertitori switching in modalità di conduzione discontinua. [Video del corso del 2020 (1 di 2), Video del corso del 2020 (2 di 2)]
- Manipolazioni circuitali per generare architetture di convertitori [Video del corso 2021].
- Modelli dei convertitori in AC per il piccolo segnale. Modello del convertitore ad anello chiuso e forma canonica dei convertitori [Video del corso 2021 (1 di 3), Video del corso 2021 (2 di 3), Video del corso 2021 (3 di 3)]
Convertitori inductorless (G. Iannaccone)
- Convertitori DC-DC basati su condensatori commutati.
- Limiti di slow switching e fast switching.
- Componenti di perdita di potenza. Regolazione. [Video lezione del 2021 (1/2), Video lezione del 2021 (2/2)
Controllo e progettazione di convertitori DC-DC (S. Strangio)
Teoria dei controllori PID. Progettazione del controllore e considerazioni sul fattore di reazione per la stabilità e altre specifiche del progetto. Esempio di progettazione di un convertitore di potenza a condensatori commutati. Analisi con Matlab e simulink della progettazione di un convertitore a condensatori commutati. Progettazione di un convertitore buck con controllo.
Dispositivi e tecnologie per l’elettronica di potenza (G. Iannaccone)
- Caratteristiche distintive dei dispositivi di potenza.
- Struttura e funzionamento di diodo di potenza [Video della lezione del 2021][Note del 2021],
- transistore bipolare di potenza [Video della lezione del 2021][Note del 2021],
- MOSFET di potenza [Video della lezione del 2021][Note del 2021]
- Tiristore, GTO [Video della lezione del 2021][Note del 2021]
- IGBT [Video della lezione del 2021][Note del 2021]
- Semiconduttori alternativi per dispositivi di potenza (nitruro di gallio e carburo di silicio). Processi tecnologici per circuiti integrati di potenza [Video del 2019 (1 di 2)][Video del 2019 (2 di 2)][Note del 2021].
Sezioni da studiare sul libro di testo (Rif. [2]): Cap 2, tutte le sezioni da 2.1 a 2.10. Cap. 20: Sezioni: 20.1, 20.2, 20.3, 20.4 tutto tranne i calcoli dalla eq. (20-14) alla (20-16), 20.5 tutto tranne la sez. 20.5.4, 20.6. Cap 21: Sezioni 21.1, 21.2, 21.3, 21.4, 21.5, 21.6, 21.7, 21.8, 21.9. Cap 22: Sezioni 22.1, 22.2, 22.3, 22.4, 22.5, 22.6 parte (22.6.1, 22.6.2, 22.6.3, 22.6.5). Cap 23: Sezioni 23.1, 23.2, 23.3, 23.4, 23.5, 23.6. Cap 24: Sezioni 24.1, 24.2, 24.3, 24.4. Cap 25: Sezioni 25.1, 25.2, 25.3, 25.4, 25.5, 25.6, 25.7. Cap 26: Sezioni 26.1, 26.5, 26.6, 26.7.
Raddrizzatori e invertitori (G. Iannaccone)
- Raddrizzatori: fondamentali, raddrizzatori a frequenza di linea, raddrizzatori moderni [Video della lezione del 2021 (1 di 2)][Video della lezione del 2021 (2 di 2)][Note della lezione del 2021]
- Inverter: fondamentali, invertitore PWM, full bridge in funzionamento unipolare e bipolare. [Video della lezione del 2021][Note della lezione del 2021]
Sezioni da studiare sui libri di testo: Da Rif. [1]: Capitoli 16, 17, 18. Da Rif. [2]: Capitolo 8.
Proprietà di un sistema lineare tempo invariante (G. Iannaccone)
- Raggiungibilità, Controllabilità, Osservabilità [Video della lezione 2021][Note della lezione 2021(pdf)].
Gestione di batterie al litio (R. Roncella).
Fondamenti sui sistemi di accumulo di nuova generazione e di grande formato. Parametri descrittivi, architettura, misure, controllo e gestione. Funzionalità di un BMS (battery management system). Comunicazioni. Modellistica. Bilanciamento. Stime di stato di carica e di salute. Sicurezza.
Sistemi per il pilotaggio di motori elettrici (R. Roncella)
Il sistema azionamento, componenti, caratteristiche. Sistemi di pilotaggio per motori in continua. Sistemi per motori in alternata, asincroni e sincroni. Topologie circuitali. Cenni al controllo vettoriale.
Convertitori Risonanti e soft-switching (G. Iannaccone)
- Principio di funzionamento dei convertitori risonanti. Convertitore risonante con risonanza serie. Convertitore risonante parallelo [Video del 2021][Note del 2021 (pdf)]
- Zero voltage e zero current soft switching nei dispositivi [Video del 2021].
- Celle di commutazione quasi risonanti [Video del 2021][Note sul soft switching del 2021]
Sezioni da studiare sui libri di testo. Da Rif. [1]: Capitolo19: Introduzione, 19.1, 19.2, 19.3; Capitolo 20: Introduzione, 20.2 Intro, 20.2.1, 20.2.3.
Testi di riferimento
- R. W. Erickson, D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics, Third Edition, Springer, 2020.
- N. Mohan, T. M. Undeland, W. P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, third Edition, Wiley, 2002.
- Phillip Weicker, Lithium-Ion Battery Management, Artech House 2014.
- Stefanos N.Manias, Power Electronics and Motor Drive Systems; Introduction to Motor Drive Systems – pages 843-967, Elsevier 2017.
Modalità di svolgimento dell’esame
Prova scritta e prova orale su tutto il programma. Discussione su un progetto assegnato individualmente durante il corso.
Le modalità di esame potranno essere modificate a causa dell’emergenza COVID.