ELECTRICAL DRIVES FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS
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Anno immatricolazione
2020/2021
Anno offerta
2021/2022
Normativa
DM270
SSD
ING-IND/32 (CONVERTITORI, MACCHINE E AZIONAMENTI ELETTRICI)
Dipartimento
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE E DELL'INFORMAZIONE
Corso di studio
INGEGNERIA ELETTRICA
Curriculum
Energetica
Anno di corso
Periodo didattico
Primo Semestre (27/09/2021 - 21/01/2022)
Crediti
9
Ore
80 ore di attività frontale
Lingua insegnamento
INGLESE
Tipo esame
ORALE
Docente
BASSI EZIO (titolare) - 12 CFU
Prerequisiti
Integrazione di semplici equazioni differenziali, scomposizione in armoniche di una forma d’onda periodica, diagrammi vettoriali, cenni sul funzionamento a regime delle macchine elettriche, sulle valvole di potenza a semiconduttore e sui convertitori statici.
Obiettivi formativi
Il corso mira ad approfondire i concetti relativi al comportamento in regime statico e dinamico delle macchine elettriche, in particolare macchine in corrente continua, a induzione e brushless, alimentate da convertitori statici, all'operazione degli inverter a frequenza variabile, dei raddrizzatori e chopper, agli schemi regolazione con controllo di coppia e di velocità.
Programma e contenuti
L'insegnamento è seguito dagli studenti delle LM in Ingegneria Elettriica-percorso Sistemi Elettrici, in Industrial Automation Engineering e in Computer Engineering (Embedded Systems).

Di seguito vengono elencati sommariamente gli argomenti presentati a lezione, non in ordine cronologico ma per marotemi.

Equazione di equilibrio meccanico: coppie e inerzie riflesse, caratteristche statiche dei carichi e degli attuatori, stabilità del punto di lavoro, jerk, rapporto ottimo di trasmissione, accoppiamento elastico motore-carico, regioni a coppia e potenza costante.

Azionamenti con motore a induzione alimentati da inverter
Equazioni del motore valide in regime comunque variabile: esempi di simulazione; cambio del sistema di riferimento e trasformazioni di Park; rappresentazione vettoriale di grandezze trifasi; Orientamento di Campo (Controllo Vettoriale): principio operativo, controllo diretto e indiretto; funzionamento in deflussaggio.
Controllo Diretto di Coppia: scelta della configurazione ottima e modulazione del'inverter. Direct Self Control: andamento esagonale del flusso di rotore.
Motore a induzione a doppia alimentazione: principio di controllo della coppia.

Inverter trifase: configurazioni attive e nulle, modulazione con l'utilizzo di vettori di tensione (Space Vector Modulation); esagono limite, scelta della sequenza delle configurazioni; distorsione della tensione dovuta ai tempi morti; tensione di modo comune.
Active Front-End Converter: schema a blocci e principio di controllo.
Azionamento con motore a induzione alimentato da Inverter a Corrente Impressa.

Regolazione e dinamica degli azionamenti elettrici
Caratteristiche e modelli delle macchine in regime comunque variabile, funzioni di trasferimento, stabilità del funzionamento; regolazione ad anello aperto e chiuso, controllo di corrente: sistemi di riferimento fisso e rotante, controllo ad isteresi e con regolatori PI, disaccoppiamento nel controllo delle componenti di corrente, controllo predittivo. Regolazione di velocità e di posizione negli azionamenti; schemi di regolazione in cascata e cenni ad altri metodi di controllo. Azionamenti con macchine in corrente continua alimentate da raddrizzatore e da chopper.

Macchine Brushless
Motori sincroni a magneti permanenti sul rotore (brushless): cenni costruttivi, tipi di magneti e loro disposizione, forze elettromotrici indotte ad andamento trapezio e sinusoidale; macchine isotrope e anisotrope; espressione della coppia e cogging; circuiti di comando e schemi di regolazione; caratteristiche di coppia degli azionamenti con macchine brushless. Operazione in indebolimento di campo: definizione dei principali metodi di controllo (MTPA, MTPV) e luoghi geometrici (coppia, limite di tensione e di corrente, ecc.).
Metodi didattici
Lezioni (ore/anno in aula): 62
Esercitazioni (ore/anno in aula): 48
Attività pratiche /Seminari (ore/anno in aula): 4
Testi di riferimento
Di seguito sono indicati alcuni testi di carattere generale sugli azionamenti elettrici; altro materiale (fotocopie lucidi, appunti, libri, articoli tecnici, cataloghi e simili), normalmente sotto forma di link ad indirizzi sul Web, verrà fornito dal docente nel corso delle lezioni. Vedi piattaforma KIRO.

N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins – Power Electronics: Converters, Applications and Design – John Wiley &Sons, 2003

Bimal K. BOSE – Power Electronics & Motor Drives – Elsevier, 2006

Austin HUGHES – Electric Motors and Drives – Elsevier, 2006

T.J.E. MILLER - Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motor Drives-Clarendon Press, 1989

P.C. SEN – Principles of Electric Machines and Power Electronics – Wiley, 2014

Piotr WACH – Dynamics and Control of Electrical Drives – Springer, 2011

Murphy, Turnbull. A.C. current control. Pergamon Press,1988
(NON scaricabile).

W. Leonhard. Control of Electrical Drives. Springer Verlag, 2003.

A. M. Trzynadlowski: Control of Induction Motors. ‎ Academic Press; 1st edition 2000.

Sono inoltre disponbili le registrazioni delle lezioni dell'anno accademico 2020/21 trasmesse in diretta.
Modalità verifica apprendimento
Di solito l’esame consiste in un colloquio orale sugli argomenti del corso, che può comprendere un esercizio scritto sui contenuti di base delle lezioni. L’esito di eventuali relazioni su argomenti specifici concordati col docente durante il corso, così come la valutazione dell'interesse manifestato dagli allievi durante le lezioni, concorrerà alla proposta del voto finale.

Potranno anche venire organizzate delle sessioni d'esame scritte, tenute in presenza.

All'occorrenza è' inoltre possibile che vengano proposte modalità di verifica scritte in modalità "a distanza" .
Altre informazioni
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
4, 10, 12, 17.
Gli obiettivi