INFORMAZIONI SU

Azionamenti elettrici II (integrato ad Azionamenti elettrici I)

Programma dell'insegnamento di Azionamenti elettrici II (integrato ad Azionamenti elettrici I) - cdl magistrale in Ingegneria Elettronica

Docente

prof. aggr. Roberto PETRELLA

Crediti

6 CFU

Obiettivi formativi specifici

Il modulo intende fornire una specifica competenza nel progetto dei sistemi di controllo (digitali) sia per azionamenti elettrici in corrente alternata (applicazioni industriali e robotiche), sia per il settore delle energie rinnovabili (eolico e fotovoltaico solare). Saranno sviluppati i modelli dinamici avanzati dei più diffusi motori in corrente alternata (asincroni, sincroni a magneti permanenti (brush-less), sincroni a riluttanza) e studiate le metodologie di controllo più efficaci ed innovative, come il controllo vettoriale, il controllo diretto di coppia, il controllo predittivo e il controllo sensor-less. Verranno quindi analizzate le principali tecniche di modulazione per inverter trifase e fornita una panoramica dei principali sensori utilizzati negli azionamenti elettrici e nelle applicazioni industriali, illustrandone caratteristiche e metodologie di utilizzo. Infine saranno analizzate in dettaglio applicazioni innovative, come la generazione eolica e fotovoltaica solare.

Competenze acquisite

- Comprendere la terminologia utilizzata nella letteratura specifica sugli azionamenti elettrici.
- Distinguere le prestazioni di ciascun azionamento, conoscendone limiti e prerogative.
- Conoscere le linee guida per la verifica della compatibilità elettromagnetica tra azionamenti elettrici.
- Saper impostare ed attuare il progetto di un azionamento elettrico con motori in corrente alternata.
- Individuare i punti critici nelle scelte strategiche di progetto, per una realizzazione su scheda digitale.
- Utilizzo degli azionamenti elettrici nelle principali applicazioni industriali.
- Applicazioni emergenti nel settore delle energie rinnovabili: generazione fotovoltaica ed eolica.

Programma

Azionamenti elettrici in corrente alternata: Introduzione agli azionamenti in corrente alternata per applicazioni ad alte prestazioni, classificazione e peculiarità (2 ore).
Inverter trifase a due e tre livelli: vettori di spazio per lo studio dei sistemi trifase, definizione, trasformazioni di coordinate, modulatori per inverter a due e tre livelli. Influenza e compensazione dei dead-time; analisi del ripple di corrente (8 ore).
Controllo di corrente trifase: sistemi di riferimento sincroni e stazionari; controllo predittivo, controllo ad isteresi (2 ore).
Azionamenti con motori sincroni a magneti permanenti: struttura dell'azionamento; modello dinamico; zone di funzionamento;  controllo della corrente; Feedforward e disaccoppiamento; deflussaggio; controllo sensor-less; misurazione e stima dei parametri; applicazioni (6 ore).
Azionamenti con motori sincroni IPM: struttura dell'azionamento; modello dinamico; zone di funzionamento; controllo della corrente;  Feedforward e disaccoppiamento; deflussaggio; saturazione e cross-saturazione; controllo sensor-less; misurazione e stima dei parametri; applicazioni (8 ore).
Azionamenti con motori sincroni a riluttanza: struttura dell'azionamento; modello dinamico; zone di funzionamento; controllo della corrente; Feedforward e disaccoppiamento; deflussaggio; controllo sensor-less; misurazione e stima dei parametri; applicazioni (4 ore).
Azionamenti con motori asincroni: equazioni e modello dinamico; schemi FOC diretto ed indiretto; Feedforward e disaccoppiamento;  deflussaggio; controllo sensor-less; misurazione e stima dei parametri; applicazioni (8 ore).
Controlli avanzati per motori in corrente alternata: controllo Model Reference (MRAS); controllo diretto di coppia (Direct Torque Control, DTC); controllo Model Predictive Control (MPC) (6 ore).
Progetto di azionamenti elettrici: progetto di un controllore (digitale) per azionamenti elettrici in corrente alternata, temporizzazioni, vincoli di tempo reale e rappresentazione numerica in virgola fissa; simulazione attraverso Matlab/Simulink; implementazione su processore di segnali digitali (DSP); analisi di datasheet di motori e azionamenti commerciali (6 ore).
Sensori per azionamenti elettrici: sensori di corrente, tensione, posizione, velocità, coppia; tipologia, classificazione, funzionamento e utilizzo (2 ore).
Energie rinnovabili: applicazioni emergenti nel settore delle energie rinnovabili, generazione fotovoltaica ed eolica; schemi di controllo e problematiche (4 ore).
Rumore acustico e EMC: norma EN61800; codici di misura del rumore acustico negli azionamenti elettrici, analisi di un caso reale (2 ore).
Microcontrollori e sistemi di controllo: microcontrollori DSP dedicati al controllo di convertitori elettronici di potenza ed azionamenti, schemi a blocchi, periferiche, utilizzo nelle applicazioni di conversione (2 ore).
Esercitazioni (6 ore).
Laboratorio (2 ore).
Visite guidate in azienda (4 ore).

Bibliografia

- S. Bolognani, M. Zigliotto, Azionamenti Elettrici, Libr. Progetto, Padova, 1998
- L. Bonometti, Convertitori di potenza e servomotori brushless, UTET, ISBN 88-7933-207-4
- M.H. Rashid, Elettronica di potenza – Dispositivi e circuiti, Volume 1, 3a edizione, Pearson/Prentice Hall, ISBN 9-788871-923475
- J.M.D. Murphy, F.G. Turnbull, Power Electronic Control of AC Motors, Pergamon Press, ISBN 0-08-022683-3, 1988
- W. Leonhard, Control of Electrical Drives, Springer, ISBN 3-540-41820-2
- N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins, Power electronics: converters, applications and design, John Wiley & Sons, ISBN 0-471-61342-8
- L. Sgarbossa, "Esercizi di Azionamenti Elettrici", Edizioni Libreria Progetto Padova, 2007
- G.R. Slemon, Electric machines and drives, Addison-Wesley, MA, ISBN 0-201-57885-9, 1992
- I. Boldea, S.A. Nasar, Electric Drives, CRC Press, 1998
- A.M Trzynadlowsky, Control of Induction Motors, Pergamon Press, ISBN 0127015108, Sept. 2000

Modalità d'esame

prova scritta e orale

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