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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA ELETTRONICA
Insegnamento
POWER ELECTRONICS DESIGN - LABORATORIO DI ELETTRONICA PER L'ENERGIA
INP5074437, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2018/19

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA ELETTRONICA (Ord. 2008)
IN0520, ordinamento 2008/09, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 9.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese POWER ELECTRONICS DESIGN
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione (DEI)
Sito E-Learning https://elearning.dei.unipd.it/course/view.php?idnumber=2019-IN0520-000ZZ-2018-INP5074437-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Nessun docente assegnato all'insegnamento

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Ingegneria elettronica ING-INF/01 9.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 9.0 72 153.0

Calendario
Inizio attività didattiche 30/09/2019
Fine attività didattiche 18/01/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2019

Syllabus
Prerequisiti: Oltre alle conoscenze fondamentali di matematica e fisica, per la frequenza del corso è necessario possedere conoscenze nell'ambito della teoria dei circuiti (proprietà delle reti elettriche e teoremi fondamentali della teoria delle reti) e relative a corsi di base di elettronica (dispositivi elettronici, amplificatori operazionali) e di controlli automatici (retroazione, stabilità, risposta in frequenza, diagrammi di Bode). Sono altresì importanti conoscenze sui convertitori DC-DC di base e realtive tecniche di modellizzazione.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Le conoscenze e abilità da acquisire in questo corso sono:

- conoscenza delle principali topologie di convertitori DC-DC isolate e non;
- conoscenza dei principali dispositivi elettronici impiegati in elettronica di potenza;
- conoscenza dei modelli per l'analisi a regime dei convertitori (rapporto di conversione, stress di tensione e corrente nei dispositivi, etc.)
- conoscenza dei modelli per l'analisi transitoria in regime di piccolo segnale dei convertitori;
- conoscenza delle tecniche di controllo multianello basate su un anello interno di corrente;

- capacità di progettare parte di potenza e controllo di un generico convertitore DC-DC;
- capacità di utilizzare strumenti di simulazione (MatLab/Simulink, PLECS, SPICE) per la verifica del progetto;
- capacità di valutazione critica di misure effettuate su prototipi di convertitori DC-DC, nel confronto con l'analisi teorica e la simulazione.
Modalita' di esame: L'esame finale è diviso in due parti:
1 - scritto (Quiz di Moodle, tempo a disposizione 2h e 30m) che prevede la soluzione di semplici esercizi di analisi e progetto di convertitori DC-DC;
2 - orale.
Prerequisito all'esame finale è la consegna delle schede relative all'attività di laboratorio.
Criteri di valutazione: I criteri di valutazione utilizzati sono:
1. conoscenza delle principali topologie di conversione DC-DC;
2. conoscenza delle tecniche di analisi dei convertitori DC-DC;
3. conoscenza delle metodologie di modellizzazione DC e AC dei convertitori;
4. capacità di applicazione delle tecniche di analisi viste a topologie nuove;
5. capacità di applicazione delle tecniche di progetto viste durante il corso;
6. capacità di valutazione critica di misure sperimentali;
7. capacità di utilizzo di strumenti di simulazione.
Contenuti: - Introduzione: descrizione del contenuto del corso e sua organizzazione. Esempi di sistemi di conversione di potenza.
- Dispositivi elettronici di potenza: diodi, MOSFETs e IGBTs.
- Perdite di conduzione e commutazione: considerazioni termiche.
- Richiami sulla modellistica dei convertitori.
- Controllo di corrente di picco: modellistica e criteri di progetto.
- Controllo di corrente media.
- Topologie di convertitori isolati: Forward, push-pull, half-bridge, full-bridge e flyback.
- Richiami sulle proprietà magnetiche dei materiali: induttori e trasformatori.
- Analisi dei trasformatori ad alta frequenza: effetti pelle e prossimità.
- Criteri di progetto di induttori e trasformatori.
- Analisi e progetto di filtri d'ingresso.
- Circuiti di snubber.
- Considerazioni di layout.
- Uso dei software MATLAB/Simulink e PLECS nella simulazione di convertitori a commutazione.

Attività di laboratorio:
- Progetto e misure su un convertitore Flyback.
- Progetto e misure su un convertitore Forward con clamp attivo.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Il corso è basato in parte su lezioni frontali con l'utilizzo della lavagna e di slides, ed in parte su attività di gruppo su argomenti specifici.
A questo si affianca una attività di laboratorio in cui lo studente ha la possibilità di analizzare il comportamento reale di convertitori cc/cc confrontando le misure sui prototipi con i risultati dell'analisi teorica e delle simulazioni.
Verranno attivati quiz su Moodle per aiutare gli studenti nel processo di autovalutazione.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Materiale didattico di supporto verrà reso disponibile nella pagina Moodle del corso. Tale materiale include:
- presentazioni utilizzate durante il corso;
- esercizi proposti con soluzione:
- esercizi con risposta automatica per l'autovalutazione.
Testi di riferimento:
  • R. W. Erickson, D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics - Second Edition. --: Kluwer Academic Publishers, 2001. ISBN 0-7923-7270-0 - Main reference book Cerca nel catalogo
  • N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications, and Design, Second Edition. --: Wiley & Sons Inc., 1995. ISBN 0-471-58408-8 - Auxiliary reference book Cerca nel catalogo
  • J. G. Kassakian, M. F. Schlecht, G. C. Verghese, Principle of Power Electronics. --: Addison Wesley, 1991. ISBN 0-201-09689-7 - Auxiliary reference book Cerca nel catalogo
  • G. Spiazzi, L. Corradini, Lecture Notes in Power Electronics. --: Libreria progetto, --. Main reference book Cerca nel catalogo

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Lecturing
  • Laboratory
  • Working in group
  • Problem solving
  • Quiz o test a correzione automatica per feedback periodico o per esami
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)
  • Kaltura (ripresa del desktop, caricamento di files su MyMedia Unipd)
  • Riprese in studio (Open set dell'Ufficio DLM, Lightboard, ...)
  • Matlab
  • PLECS

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Istruzione di qualita' Energia pulita e accessibile