Elettronica di potenza I livello

UNIVERSITA' DI CATANIA
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA (I Livello)
PROGRAMMA DEL CORSO DI
ELETTRONICA DI POTENZA
Anno Accademico 2007-2008
Prof. A. Raciti
Introduzione alla Elettronica di Potenza. Scopo e applicazioni della Elettronica di Potenza.
Classificazione dei convertitori elettronici di potenza. Componenti a semiconduttori: diodi;
tiristori; GTO; BJT; MOSFET; IGBT, dispositivi innovativi. Richiami di elettrotecnica.
Circuiti raddrizzatori con diodi. Ponte raddrizzatore monofase a diodi. Circuito equivalente.
Caratteristica di uscita. Corrente di linea. Raddrizzatore trifase a ponte intero. Circuito
equivalente. Caratteristica di uscita. Corrente di linea.
Circuiti raddrizzatori controllati a frequenza di linea. Funzionamento dei circuiti raddrizzatori
total controllati e semi controllati. Analisi del funzionamento senza le induttanze della sorgente di
alimentazione.
Effetto delle induttanze di linea sulla tensione di rete AC e sul carico.
Funzionamento da inverter. Forme d'onda di corrente e tensione dal lato AC. Connessione in
serie ed in parallelo dei circuiti raddrizzatori monofasi e trifasi. Convertitori duali (back-to-back).
Convertitori a dodici impulsi (serie e parallelo).
Induttanze e trasformatori. Materiali magnetici e geometrie dei nuclei. Perdite nei nuclei
magnetici. Avvolgimenti in rame. Perdite negli avvolgimenti per effetto pelle e per effetto di
prossimità. Calcolo della temperatura di funzionamento a regime.
Convertitori DC/DC. Convertitore step-down (buck): modo di conduzione continuo; transizione
dal modo di conduzione continuo al modo di conduzione discontinuo; ripple sulla tensione di
uscita. Convertitore step-up (boost); modo di conduzione continuo, transizione dal modo di
conduzione continuo al modo di conduzione discontinuo; effetto delle resistenze parassite; ripple
sulla tensione di uscita. Convertitore step-down/step-up (buck-boost); modo di conduzione
continuo; transizione dal modo di conduzione continuo al modo di conduzione discontinuo; effetto
delle resistenze parassite; ripple sulla tensione di uscita. Convertitore di Cuk. Convertitore a
ponte intero: strategia di controllo bipolare; strategia di controllo unipolare. Circuiti chopper in
classe A, B, C, D, E. Alimentatori dc switching. Convertitori con isolamento elettrico tra ingresso
ed uscita. Convertitore flyback. Convertitore forward. Convertitore a push-pull. Convertitore a
mezzo ponte. Convertitore a ponte intero. Convertitore push-pull a sorgente di corrente.
Controllo degli alimentatori switching. Linearizzazione con il metodo state-space averaging.
Controllo di corrente.
Inverter. Funzionamento degli inverter VSI e CSI. Controllo con modulazione a larghezza
d’impulso (PWM) seno-triangolo. Modulazione lineare. Sovramodulazione. Funzionamento ad
onda quadra. Inverter monofasi a mezzo ponte ed a ponte intero. Inverter trifasi. Altre tipologie
di modulazione a larghezza di impulso. Modulazione lineare, sovramodulazione. Operazioni ad
onda quadra.
Convertitori risonanti.
Cenni sui convertitori con carico risonante, con dispositivi di
commutazione risonanti, con circuito intermedio risonante.
Esercitazioni
Sono previste esercitazioni teorico-numeriche, simulazioni al calcolatore delle strutture di
convertitori trattate nel corso. Per le simulazioni al calcolatore sono disponibili programmi
specifici per PC.
Testi consigliati
Ned Mohan, Tore M. Undeland. William P. Robbins, "Power Electronics: Converters, Applications,
and Design". 3rd Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, November 2002.
Ned Mohan, Tore M. Undeland. William P. Robbins, “Elettronica di potenza: Convertitori e
applicazioni”. Edizione italiana di Power Electronics 3rd Edition, Editore Hoepli, Milano, febbraio
2005.
Muhammad. H. Rashid, “Power Electronics: Circuits, Devices, and Applications”. 3rd Edition,
Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 2004.
Philip T. Krein, "Elements of Power Electronics”, New York and Oxford, Higher Education Oxford
University Press, September 1997.
Appunti dalle lezioni