GRID CONNECTED POWER ELECTRONIC CONVERTERS Canale unico

Docente coordinatore e verbalizzante: FABIO GIULII CAPPONI

Prerequisiti

corso di base di Elettronica di Potenza.
corso di base di Automatica.

Programma dell’insegnamento

Basic Operation of Grid-Connected Three-Phase Voltage Source Inverters:
- review of PWM voltage waveforms for a two-level single phase VSI
- review of PWM line to line and phase voltage waveforms for a two-level three phase VSI
- review of carrier-based PWM
- connection to an infinite power grid
- regulation of active and reactive power

Method of Symmetrical Components, Complex Vectors and Reference Frame Transformations:
- review of the definition of phasor
- positive negative and zero sequence phasors
- method of the symmetrical components in the phasor domain
- instantaneous symmetrical components
- complex vector definition, complex vector equivalent circuit of a grid-connected converter, inverse transformation (from the complex vector representation to the abc components)
- stationary reference frame transformations
- synchronous reference frame transformations

Instantaneous Power Theory:
- Basis of the p-q theory
- p-q theory in three-phase, three-wire systems
- p-q theory in three-phase, four-wire systems

PLLs for grid synchronization:
- basic phase locked loops for three-phase grids: stationary and synchronous reference frame PLLs
- PLLs for single-phase grids
- advanced phase locked loops for three-phase grids under unbalanced and distorted conditions

Grid Harmonic Requirements and Grid Filters:
- grid voltage and current harmonic limits in international standards
- filters for grid connected inverters: L filter, LCL filter, LCL filter with damping

Control of Grid-Connected Three-Phase Voltage Source Inverters:
- dq modelling of the two-level three phase VSI
- principles of current regulation assuming a grid-connection with an L filter: synchronous reference frame cross-coupling decoupling current regulator
- DC voltage control
- voltage-oriented p-q control: open loop and close loop implementations.

Applications to PV and Wind Turbine Systems

Testi di riferimento

1. Appunti delle lezioni (da prendere a cura degli studenti)
2. “Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems”, R. Teodorescu, M. Liserre and P. Rodríguez, IEEE Wiley 2010;
3. “Instantaneous Power Theory and Applications to Power Conditioning”, H. Akagi, E. H. Watanabe and M. Aredes, IEEE Wiley 2017;
4. “Grid-Side Converters Control and Design” S. Vukosavic -– Ed. Springer

Modalità di svolgimento

Il corso è basato prevalentemente su lezioni frontali, alle quali si aggiungono esercitazioni numeriche e di laboratorio per verificare la capacità di mettere in pratica le nozioni apprese durante il corso.

Frequenza

Frequenza non obbligatoria, ma fortemente consigliata

Modalità di esame

Durante il corso verranno proposte delle esercitazioni che gli studenti dovranno svolgere autonomamente e dovranno consegnare. Seguirà una discussione in classe dei risultati.
Le esercitazioni non saranno oggetto di valutazione.
La valutazione consiste in un colloquio orale in cui lo studente dovrà dimostrare:
- la sua conoscenza degli argomenti trattati,
- la sua capacità di articolare il discorso in maniera logica e rigorosa, facendo uso di terminologia appropriata,
- di saper giustificare tecnicamente le sue affermazioni.

Obiettivi per lo sviluppo sostenibile - Agenda ONU 2030

  • Goal7
  • Goal9
  • Goal13
  • Anno accademico2026/2027
  • Corso di studio a cui afferisce l’insegnamentoIngegneria dell'Energia Elettrica - Electrical Engineering
  • Codice insegnamento10589510
  • CurriculumSistemi Elettrici Smart per la Sostenibilità Energetica
  • Anno e semestre2º anno - 2º semestre
  • TipologiaAttività formative affini ed integrative
  • AmbitoAttività formative affini o integrative
  • SSDING-IND/32
  • Presenza obbligatoriaNo
  • Linguaeng
  • CFU6 CFU
  • Durata complessiva60 ore
  • Distribuzione delle ore60 classroom hours