Ingegneria dell'Energia Elettrica - Electrical Engineering

FABIO GIULII CAPPONI

Il corso intende guidare lo Studente alla comprensione dei principi di funzionamento di un
azionamento elettrico e dei suoi componenti. Il corso intende inoltre fornire gli strumenti adeguati
ad analizzare il comportamento di un azionamento elettrico sia a regime permanente che in regime
transitorio. Completano il corso elementi di progettazione.

Sebbene non vi sia propedeuticità, è necessaria una piena conoscenza dei contenuti del corso di Macchine Elettriche. Sono inoltre necessarie le conoscenze acquisite tramite i corsi di Elettronica Industriale di Potenza e di Controlli Automatici.

1. Nozioni generali sugli azionamenti elettrici (1 CFU)
Gli azionamenti elettrici nel processo di lavorazione industriale
Studio degli accoppiamenti meccanici
Trasduttori

2. Azionamenti in corrente continua (3 CFU)
Principio di funzionamento della macchina in c.c.
Caratteristiche meccaniche ed elettriche
Modello in regime transitorio
Analisi del transitorio di velocità
Azionamenti in c.c. con convertitori switching (convertitore full-bridge)
Controllo della corrente negli azionamenti in c.c.
Controllo della velocità
Controllo della posizione
Deflussaggio negli azionamenti in c.c.

3. Azionamenti Brushless e Motori Sincroni a Magneti Permanenti (PMSM) (2 CFU)
Classificazione
Azionamenti dc brushless: modello matematico
Azionamenti dc brushless: sistema di alimentazione
Azionamenti dc brushless: schemi di controllo
Trasformazioni di coordinate. il sistema di riferimento arbitrario
Trasformazioni di coordinate. il vettore rotante
Azionamenti ac brushless: modello matematico
Azionamenti ac brushless: schemi di controllo
Azionamenti ac brushless: estensione del campo di velocità (deflussaggio)

4. Azionamenti con motori asincroni (2 CFU)
Controllo scalare: Controllo V/f costante ad anello aperto e chiuso
Controllo scalare: Controllo di scorrimento
Modello in regime transitorio della macchina asincrona
Controllo vettoriale diretto e indiretto: analisi a regime permanente
Controllo vettoriale: analisi a regime transitorio
Controllo vettoriale: schemi di controllori indiretti
Controllo vettoriale: schemi di controllori diretti

5. Il processore negli azionamenti digitali (1 CFU)
Microprocessori, microcontrollori e DSP
Esempi di software per il controllo di azionamenti in tempo reale
Esercitazioni numeriche e di laboratorio

Appunti delle lezioni (da prendere a cura degli studenti)

1. R. M. Crowder - “ELECTRIC DRIVES AND THEIR CONTROLS” - Ed. Oxford Science Publications
2. W. Leonhard - “CONTROL OF ELECTRICAL DRIVES” - Ed. Springer-Verlag
3. P. C. Krause, O. Wasynczuk, S. D. Sudhoff - “ANALYSYS OF ELECTRIC MACHINERY” - Ed. IEEE Press
4. P. Pillay et alii - “PERFORMANCE AND DESIGN OF PERMANENT MAGNET AC MOTOR DRIVES” - IEEE Industry Applications Society Tutorial Course, 1991
5. R. Valentine - “MOTOR CONTROL ELECTRONICS HANDBOOK” - Ed. McGraw-Hill
6. D. W. Novotny, T. A. Lipo - “VECTOR CONTROL AND DYNAMICS OF AC DRIVES” - Ed. Oxford Science Publications
7. T. Kenjo, A. Sugawara - “STEPPING MOTORS AND THEIR MICROPROCESSOR CONTROLS” - Ed. Oxford Science Publications
8. T. A. Lipo et alii - “SYNCHRONOUS RELUCTANCE MOTORS AND DRIVES - A NEW ALTERNATIVE” - IEEE Industry Applications Society Tutorial Course, 1992

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 non obbligatoria, ma fortemente consigliata

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.

Traduttori di corrente
Resolver
Osservatore di velocità
Analisi del transitorio di velocità in una macchina in corrente continua
Sintesi dell'anello di corrente
Sintesi dell'anello di velocità
Sistema di riferimento arbitrario
Modello in regime dinamico di una macchina sincrona a magneti permanenti
MTPA
Schema a blocchi del controllo di coppia per una macchina IPM
Analisi a regime permanente del controllo vettoriale per una macchina asincrona
Controllo vettoriale diretto
Osservatore di flusso

• Trasduttori (settimana 1 e 2)
  • Testi di riferimento: Appunti dalle lezioni


• Azionamenti per macchine in corrente continua  (settimana 3, 4, 5 e 6)
  • Testi di riferimento: Appunti dalle lezioni


• Sistema di riferimento arbitrario  (settimana 7 e 8)
  • Testi di riferimento: Appunti dalle lezioni


• Azionamenti per macchine sincrone a magneti permanenti  (settimana 9 e 10)
  • Testi di riferimento: Appunti dalle lezioni


• Azionamenti per macchine asincrone  (settimana 11 e 12)
  • Testi di riferimento: Appunti dalle lezioni


• Esercitazioni numeriche e pratiche  (settimana 13)
  • Testi di riferimento: -