EdPII-presentazione corso
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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]
Marco Liserre [email protected]
Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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.
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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)
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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)
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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).
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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.
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
Double conversion UPS (on-line)
Tratto da Josep M. Guerrero, Uninterruptible Power Supply (UPS) Systems, Student tutorial ISIE 2007, Vigo (Spagna)
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
Raddrizzatori, filtri attivi e STATCOM
CI
PCCVLVGV
p
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t
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CI
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LVGV
STATCOM
Cq
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PCCvci
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
Sistemi fotovoltaici ed eolici
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
Sistemi eolici
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
Convertitori per la trasmissioni ad alta tensione in corrente continua (HVDC)
Source Prof. M. AredesSource e-on
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
Laboratorio
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Elettronica di potenza IIElettronica di potenza II anno 2008/2009anno 2008/2009
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
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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)