Obiettivi formativi
1) Conoscenza e comprensione
Tramite la frequenza delle lezioni e lo studio individuale lo studente potrà acquisire conoscenza su:
- complementi di circuiti di potenza per la conversione statica dell'energia
- aspetti fondamentali e problemi della generazione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica nei sistemi di potenza
- metodi di controllo di potenza, frequenza e tensione
2) Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- Scopo del corso è fornire agli studenti la capacità di collegare le nozioni acquisite e da acquisire di elettronica di potenza, energetica e controlli ai sistemi di potenza
- Si attribuisce importanza anche alla capacità di risolvere problemi ed esercizi quantitativi
Prerequisiti
Si presuppone nello studente la familiarità con le nozioni di matematica, fisica, elettrotecnica ed elettronica di potenza acquisite nei corsi di laurea della classe dell'Ingegneria dell'informazione (classe L-8).
Contenuti dell'insegnamento
- Parte prima: circuiti di potenza
1) Raddrizzatori controllati
2) Convertitori AC/AC
3) Convertitori DC/DC risonanti
4) Alimentatori "switching"
5) UPS
- Parte seconda: sistemi di potenza
6) Introduzione e concetti fondamentali
7) Controllo della potenza e della frequenza
8) Controllo di tensione e potenza reattiva
9) Flussi di carico
10) Stabilità del sistema
Programma esteso
- Parte prima: circuiti di potenza
1) Raddrizzatori controllati - 6 ore
Raddrizzatori controllati monofase: raddrizzatore a singola semionda; semiconverter; full converter; dual converter. Semiconverter e full converter trifase. Raddrizzatore multilivello.
2) Convertitori AC/AC - 4 ore
Controllo on-off. Controllori AC/AC a mezz'onda e ad onda intera. Interruttore con catodo comune. Convertitore AC/AC a onda intera con 1 SCR. Transformer tap changer. Cycloconverter monofase e trifase.
3) Convertitori DC/DC risonanti - 2 ore
Interruttori ZCS e ZVS. Convertitore ZCS di tipo L. Convertitore ZVS. Convertitore ZVS a mezzo ponte.
4) Alimentatori "switching" - 4 ore
Alimentatori lineari e alimentatori switching. Alimentatore Flyback. Alimentatore Forward. Progetto di alimentatori switching.
5) UPS - 2 ore
- Parte seconda: sistemi di potenza
6) Introduzione e concetti fondamentali - 6 ore
Considerazioni generali. tecniche di generazione: fonti non rinnovabili e fonti rinnovabili. Generazione da fonti rinnovabili. Immagazzinamento dell’energia elettrica. Trasmissione e distribuzione. Utilizzazione e carichi.
7) Controllo della potenza e della frequenza - 4 ore
Automatic Volate Regulator (AVR). Controllo della frequenza al variare del carico: il “governor”. Divisione dei carichi tra generatori. Caratteristica potenza-frequenza di un sistema interconnesso. Sistemi connessi da linee di portata limitata: effetto delle caratteristiche del regolatore; frequency-bias-tie-line control.
8) Controllo di tensione e potenza reattiva - 8 ore
Generazione e assorbimento di potenza reattiva: cenni sui generatori sincroni. Relazione tra tensione, potenza attiva e reattiva ad un nodo. Metodi di controllo della tensione: iniezione di potenza reattiva; condensatori in parallelo e in serie; compensatori sincroni; iniezione di potenza reattiva con SVC e STATCOM; controllo della tensione con tap-changing transformer; phase-shift transformer. Voltage collapse. Controllo della tensione nelle reti di distribuzione. Linee lunghe.
9) Flussi di carico - 2 ore
Introduzione. Analisi circuitale e analisi dei flussi di carico. Relazione tra flussi di carico e tensione ai nodi. Il metodo di Gauss-Seidel.
10) Stabilità del sistema - 4 ore
Stabilità in condizioni stazionarie e transitorie.
Bibliografia
- Parte prima: circuiti di potenza
M. H. Rashid, Power Electronics: Circuits, Devices, and Applications, 2nd Edition, Prentice-Hall, 1993.
- Parte seconda: sistemi di potenza
B. M. Weedy; B. J. Cory; N.Jenkins; J. B. Ekanayake, G Strbac, "Electric Power Systems," 5th Edition, Wiley, 2012, ISBN-13: 9780470682685.
Metodi didattici
Lezioni frontali. Esercizi ed esempi numerici svolti dal docente.
Modalità verifica apprendimento
Esame orale.
Durante l'esame lo studente dovrà dimostrare una buona comprensione degli aspetti teorici della materia, e la capacità di risolvere semplici esercizi quantitativi con calcoli manuali.
L'esame consiste di norma in due domande, una sulla prima parte del corso (1-5), una sulla seconda (6-10).
L'esame può essere sostenuto in lingua italiana o in lingua inglese, a scelta dello studente. Agli studenti che dimostrano in sede di esame una sufficiente padronanza dell'inglese tecnico viene attribuito un incremento del voto finale fino a 2/30.
Altre informazioni
Sito web dell'insegnamento disponibile sulla piattaforma Elly.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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