Descrizione del modulo "Convertitori, attuatori e azionamenti elettrici (SP.P03.011.001)"

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  • Descrizione del modulo "Convertitori, attuatori e azionamenti elettrici (SP.P03.011.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Ai fini dei bisogni per la collettività l'uso delle fonti rinnovabili consente di utilizzare una disponibilità inesauribile di energia con il minimo danno all'ambiente e consente di abbattere l'immissione nell'aria di agenti inquinanti dovuti alla combustione di prodotti petroliferi. Con riferimento ai sistemi di trasporto a trazione elettrica, l'uso nei centri abitati migliora il comfort acustico e riduce l'inquinamento da CO2. Migliore utilizzo dell'energia elettrica implica minor costo a carico dell'utente e minori sostanze inquinanti generate. Le nuove tecnologie sono basate su scoperte scientifiche che sono compatibili con l'ambiente e consentono un risparmio ed un ritorno dell'investimento in tempi interessanti. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Sistemi di conversione dell'energia elettrica: progetto e costruzione di convertitori con basse perdite e minime emissioni elettromagnetiche. Azionamenti elettrici intelligenti: progetto e costruzione di azionamenti ad alte prestazioni con controllo intelligente e minor numero di sensori. Metodologie di compatibilità elettromagnetica: criteri di progetto di sistemi compatibili e di metodi numerici per il calcolo dei campi, alternativi a strumentazione di misura costosa e siti di prova. Sviluppo di modelli di efficienza energetica di convertitori elettronici di potenza per la generazione distribuita e gli azionamenti elettrici. Sviluppo di tecniche basate intelligenza artificiale per la gestione ed il forecast dei dati e per la gestione di generatori elettrici da fonti rinnovabili e di sistemi di accumulo ai fini della realizzazione di Energy Management Systems per la gestione di Smart Grids Progetto e realizzazione di un convertitori innovativi e relative tecniche di identificazione ai fini della gestione ottima dell'energia proveniente da fonti rinnovabili/sistemi di accumulo. (literal)
Competenze
  • I partecipanti alla commessa hanno maturato competenze nei seguenti campi: Sistemi di conversione dell'energia elettrica con dispositivi a semiconduttore (Elettronica di potenza) Ing. G. Vitale Sistemi di conversione di energia per generazione da fonti rinnovabili, sistemi fotovoltaici, modellazione ed emulazione. Modelli ad alta frequenza degli azionamenti elettrici e controllo. Ing. M. C. Di Piazza Conversione elettromeccanica dell'energia, azionamenti elettrici, sistemi di generazione distribuita, generazione eolica, controllo di convertitori di potenza per azionamenti elettrici e generazione distribuita, applicazione di tecniche di intelligenza artificiale al controllo dei convertitori. Ing. M. Pucci Implementazione di algoritmi di controllo su piattaforme FPGA e gestione di sistemi per la conversione di energia. Ing. Luna. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • L'ottimizzazione delle prestazioni di azionamenti elettrici con motore ad induzione nell'industria garantirebbe una riduzione dei costi legati all'economia di esercizio del tipo di motore rispetto alle altre tipologie e, parimenti, un aumento di affidabilità legato alla riduzione del numero di sensori adottato e alla loro compatibilità elettromagnetica che può essere definita in fase di progetto. L'uso di fonti rinnovabili per la produzione dell'energia elettrica consente un risparmio energetico rispetto alla produzione con sorgenti tradizionali. L'ottimizzazione delle prestazioni di azionamenti consente di sfruttare al meglio l'energia elettrica richiesta sia in termini di costi sia in termini di rendimento. (literal)
Tecnologie
  • Costruzione e messa a punto di sistemi di conversione con basse perdite di potenza, che garantiscano la minimizzazione dell'emissione elettromagnetica e ottimizzazione della prestazione del carico, seguendo la filosofia del BIS (Built-In-Silicon). Attuatori intelligenti (macchine elettriche rotanti e lineari a struttura innovativa controllate da intelligenza artificiale, manipolatori robotici) pensati per essere inseriti in piattaforme per l'automazione industriale con intelligenza distribuita e cioè dotati di intelligenza locale e capacità di dialogo con l'intelligenza centrale della piattaforma. Applicazioni software basate su metodi numerici per la previsione dei disturbi elettromagnetici da impiegare in alternativa a strumentazione di misura e siti di prova costosi. Realizzazione di emulatori di fonti rinnovabili e di celle a combustibile per simulare in laboratorio le sorgenti ed i carichi. Realizzazione di reti a scala ridotta di potenza su cui provare l'efficacia dei sistemi di gestione, dei sistemi di conversione e di scambio di informazione attraverso le linee di potenza (Power Line Communication) (literal)
Obiettivi
  • Sistemi di conversione dell'energia elettrica: sviluppo di strutture di convertitori elettronici di potenza che siano elettromagneticamente compatibili. Azionamenti elettrici intelligenti: sviluppo di tecniche di controllo di motori e generatori basate sul controllo non lineare e controllo intelligente. Metodologie di compatibilità elettromagnetica: sviluppo di modelli delle sorgenti di campo elettromagnetico. Realizzazione di sistemi per la gestione di Smart Grids (Energy Management Systems) attraverso tecniche di intelligenza artificiale per la gestione integrata delle sorgenti, dei sistemi di conversione, dei carichi e dei sistemi di accumulo. (literal)
Stato dell'arte
  • Il 60% dell'energia elettrica generata in un paese industrializzato viene utilizzata da azionamenti elettrici. Le principali applicazioni in campo industriale sono: macchine a controllo numerico, macchine utensili, laminatoi, manipolatori robotici. Sistemi di conversione elettromeccanica sono stati impiegati per ottenere energia elettrica da fonti rinnovabili. Un uso ottimo dell'energia elettrica è legato alla ottimizzazione del funzionamento degli azionamenti elettrici. Per ottenere sistemi affidabili bisogna garantire la compatibilità elettromagnetica anche nel rispetto della Direttiva Europea 89/336 . (literal)
Tecniche di indagine
  • Strutture innovative di convertitori (multilivello, soft-switching, a matrice, multisorgente) e algoritmi di pilotaggio elettromagneticamente compatibili. Convertitori per applicazioni di filtri attivi per la Power-Quality. Progetto di dispositivi elettronici di potenza con al loro interno la parte di potenza, la sensoristica e la parte di elaborazione dei segnali. Con riguardo agli azionamenti elettrici, si sviluppano tecniche innovative di controllo non lineare, controllo intelligente, controllo adattativo. Con riguardo agli attuatori, si sviluppano tecniche di controllo basate su reti neurali per manipolatori robotici a diversi gradi di libertà. Si progetteranno prototipi di macchine elettriche a struttura innovativa (a flusso assiale o trasverso) rotanti e lineari per applicazioni di automazione industriale. Con riguardo alla EMC dei dispositivi elettrici si sviluppano modelli numerici per la simulazione di sorgenti di disturbi elettromagnetici COn riferimento alla gestione di Smart Grids, si sviluppano metodologie basate su intelligenza artificiale per il trattamento ed il forecast dei dati e la gestione dei generatori e dei carichi. (literal)
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