edpii-presentazione corso

Marco Liserre [email protected]

Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009

Elettronica di potenza II

Marco Liserre

0805963912 - 3346715673 - [email protected]



Obiettivi formativi Nel corso si approfondisce lo studio dei convertitori di potenza, del loro pilotaggio tramite modulazione PWM e del loro controllo. In particolare si analizzano i convertitori in rapporto alla loro applicazione nel campo della automazione industriale e della generazione distribuita.

Verranno ricavati i modelli matematici di tali convertitori e spiegate le procedure di progetto dei controllori.



Modalità di svolgimento corso e esame Teoria (alla lavagna)

Esercitazioni al calcolatore sui principali argomenti (aula CAD)

Seminari su applicazioni dell’elettronica di potenza (presentazioni in power point)

Laboratorio (laboratorio di elettronica di potenza)

Esame orale



Programma sinteticoConvertitori cc/cc. Buck. Boost. Buck-boost. Cuk. Full-bridge. Confronto tra convertitori cc/cc sulla base del fattore di utilizzo. Modello “average” di un convertitore. Progetto di controllori per convertitori cc/cc. (10 ore)

Invertitori a tensione impressa e a corrente impressa. Richiami sullo sviluppo in serie di Fourier. Tecniche PWM unipolari, bipolari e precalcolate. Intervallo di funzionamento lineare, fattori di simmetria, gruppi di armoniche, sovramodulazione. Tecniche PWM trifase con iniezione di sequenza zero. PWM vettoriale. Inserzione del tempo morto ed effetti sulle forme d’onda. Tecniche PWM a controllo di corrente: sistema sincrono e stazionario per convertitori trifase. Dimensionamento di regolatori PI, controllori risonanti e controlli predittivi. Controllo in cascata. Progetto del filtro passivo per il collegamento del convertitore alla rete. (18 ore)



Seminari Elettronica di consumo (alimentatori switching)

Gruppi di continuità (UPS)

Power quality (raddrizzatori e filtri attivi)

Sistemi fotovoltaici ed eolici

Convertitori per la trasmissioni ad alta tensione in corrente continua (HVDC)



Esercitazione al calcolatore e in laboratorio

Simulazione di convertitori cc/cc (buck, boost e buck-boost). Controllo del convertitore buck. Modulazione PWM monofase unipolare e bipolare. Modulazione PWM trifase con sequenza zero. Controllori di corrente PI e risonanti. Controllo di un invertitore connesso alla rete (16 ore).

Progettazione e implementazione mediante schede di controllo a dsp di un invertitore connesso alla rete elettrica per applicazioni nel campo dei sistemi fotovoltaici ed eolici (24 ore).



Testi consigliatiN. Mohan, T. M. Undeland e W. P. Robbins, “Elettronica di potenza convertitori e applicazioni” a cura di F. Castelli Dezza, Ed. Hoepli, 2005, ISBN 8820334283.

D.G. Holmes and T. Lipo, “Pulse Width Modulation for Power Converters: Principles and Practice”, 2003, ISBN 0471208140.

M. P. Kazmierkowski, R. Krishnan, F. Blaabjerg, “Control in Power Electronics”, Academic Press, 2002, ISBN 0-12-40277205.

R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power Electronics”, Kluwer Academic Publishers, 2001, ISBN 0792372700.

B. Bose, “Modern Power Electronics and A.C. Drives”, Prentice Hall, 2001, ISBN 013016743.



Alimentatori switching

stadio di potenza

stadio di controllo in retroazione

• Trasformatore ad alta frequenza piccolo e leggero• I componenti lavorano da interruttori (basse perdite) • Valori tipici: rendimento 70÷90% • + complessi (e costosi); servono filtri contro le EMITratto da N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins – Elettronica di potenza HOEPLI, slides di presentazioneProf. Andriollo



Double conversion UPS (on-line)

Tratto da Josep M. Guerrero, Uninterruptible Power Supply (UPS) Systems, Student tutorial ISIE 2007, Vigo (Spagna)



Sistemi di accumulo per UPS

Tratto da Marco Piemontesi, GE Digital Energy Riazzino, Alternative Energy Storage Systems for UPS

0.1

1

10

100

1000

10000

10 100 1000 10000Peak Power [W/kg]

Spec

ific

ener

gy [W

h/kg

]

Pb-battery

3,6 s

3600 s

360 s

36 s

Medium-speedflywheel

Supercap

Ni-Cd

High-speedflywheel

Hybridcomp air

Flow-battery

High temp battery Room temp

adv battery



Raddrizzatori, filtri attivi e STATCOM

CI

PCCVLVGV

p

ov

t

PCC

c

v

i tω

CI

PCCV

LVGV

STATCOM

Cq

load

tω

PCCvci



Sistemi fotovoltaici ed eolici



Sistemi eolici



Convertitori per la trasmissioni ad alta tensione in corrente continua (HVDC)

Source Prof. M. AredesSource e-on



Next generation of HVDC ?

separate control loops active and reactive poweractive power control

one station controls the active powerother station controls the DC-link voltage

reactive power controlreactive power or AC side voltage



Laboratorio



Andamento della tensione e della corrente della fase A immessi in rete

Vmax=150 V

Imax=7,5 A0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

Tempo [s]

Va

[Vol

t], ia

[Am

pere

]

Confronto tensione-correntecon Velocità del vento di 12 m/s

Va/10ia

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

-300

-200

-100

0

100

200

300

Velocità del vento V =12 m/s

Tempo [s]

Va,

Vb,

Vc

[Vol

t]

VcVbVa

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05-15

-10

-5

0

5

10

15

Tempo [s]

ia, i

b, ic

[Am

pere

]

Velocità del vento V = 12 m/s

icibia



CollaborazioniUniversità

Università di Aalborg (Danimarca)

Università di Nottinghan (Regno Unito)

Università della Catalogna (Spagna)

Università di Alcala de Henares (Spagna)

Università della Cantabria (Spagna)

Aziende

General Electric (Firenze)

KK Electronics (Danimarca)

Danfoss Drives (Danimarca)

ABB (Svizzera)

Jonica Impianti (Taranto)

Matrix (Bari)

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