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CLAUDIO ROSSI
COLLABORATORE COORDINATO CONTINUATIVO
Dipartimento di Ingegneria "Enzo Ferrari"
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Insegnamento: Electric Drives
Advanced Automotive Engineering (Offerta formativa 2022)
Obiettivi formativi
Conoscere e comprendere i fondamenti della conversione statica ed elettromeccanica dell’energia.
Apprendere le configurazioni di base dei convertitori statici, delle principali macchine elettriche in corrente continua (DC) ed in corrente alternata (AC) e degli azionamenti elettrici utilizzati in applicazioni automobilistiche.
Apprendere le architetture, le modalità di controllo e le caratteristiche prestazionali dei principali azionamenti elettrici sia DC che AC.
Sviluppare la capacità di modellare convertitori elettronici di potenza, sistemi di controllo in modulazione, macchine elettriche, con riferimento ad applicazioni di controllo coppia e velocità.
Sviluppare la capacità di rappresentare un sistema di conversione statico ed elettromeccanico in termini di sistema di conversione energetica utilizzabile all’interno di un modello multifisico di veicolo.
Prerequisiti
Fondamenti di elettrotecnica (circuiti elettrici)
Programma del corso
AZIONAMENTI ELETTRICI
• Principi di conversione elettromeccanica dell’energia e fondamenti di macchine elettriche.
Richiami sui campi magnetici e sulle equazioni di campo. Richiami su materiali ferromagnetici e sui magneti permanenti. Trasformatore di corrente.
Macchina elettrica in corrente continua
Struttura dei motori in cc. Tipologia di macchine a collettore. Equazioni e caratteristica meccanica. Prestazioni in regime stazionario. Azionamenti su uno, due e quattro quadranti. Problematiche di raffreddamento. Sistemi di controllo.
Macchine brushless a fem trapezia.
Struttura dell’azionamento. Principio di controllo. Limitazioni delle prestazioni.
Macchine brushless a fem sinusoidale.
Struttura delle macchine brushless a magneti superficiali e interni. Principio di controllo. Limitazioni delle prestazioni.
Principi di conversione statica.
Convertitore DC/DC. Struttura base del convertitore.. Funzionamento a uno, due e quattro quadranti. Modulazione PWM. Regolatori di corrente.
Inverter e componenti elettronici di potenza Rappresentazione mediante vettori di spazio delle tensioni applicate al carico da un inverter trifase. Tecniche di controllo corrente per inverter trifase su sistemi di coordinate dq. Tecniche di modulazione SVM per inverter trifase. Rassegna dei componenti attivi e passivi utilizzabili per applicazioni automobilistiche (powertrain e ausiliari).
Metodi didattici
L’insegnamento prevede: lezioni frontali teoriche realizzate con l’ausilio di sistemi multimediali. Il materiale didattico viene reso disponibile prima di ogni lezione.
Sono previste esercitazioni pratiche al calcolatore per la realizzazione dei modelli numerici dei sistemi di conversione analizzati e per la realizzazione di un modello completo di semplice azionamento elettrico di interesse in ambito automobilistico.
Testi di riferimento
Per lo studio/For study
The didactic material distributed by the teacher: copy of slides, files and description of the used numerical models.
Per l’approfondimento personale dei contenuti/For the personal deepening of contents:
Stefanos Manias “Power Electronics and Motor Drive System”. Academic Press ISBN: 0128117982
Verifica dell'apprendimento
La verifica dell’apprendimento prevede lo svolgimento di un progetto ed una prova orale.
Il progetto è relativo allo sviluppo di un azionamento elettrico da modellare al calcolatore. Tale progetto sarà consegnato agli studenti durante le lezioni e sarà presentato all’esame.
La prova orale consiste di due parti: 1) la presentazione del progetto realizzato e la verifica dei risultati ottenuti. 2) la verifica della conoscenza dei contenuti teorici del corso.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione: tramite le lezioni frontali e le esercitazioni numeriche, gli studenti apprendono i metodi e le tecniche principali di analisi dei sistemi di conversione statica ed elettromeccanica dell’energia
Capacità di applicare conoscenza e comprensione: tramite lo sviluppo autonomo del progetto di esame, le esercitazioni numeriche e le attività di laboratorio inerenti la progettazione assistita da calcolatore, gli studenti apprendono come analizzare i principali azionamenti elettrici utilizzati in applicazioni veicolari.
Autonomia di giudizio: tramite lo sviluppo di un progetto ingegneristico, mediante il confronto con il docente, gli studenti sviluppano la capacità di integrare le conoscenze e gestire la complessità, e di eseguire delle scelte, anche sulla base di informazioni limitate o incomplete, includendo la riflessione su elementi di impatto sui costi di produzione e di impatto ambientale delle scelte effettuate.