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FP7

RPC-HVTS-DCS — Risultato in breve

Project ID: 232377
Finanziato nell'ambito di: FP7-SME

Un ambiente di simulazione per gli alimentatori soft-switching

Sebbene oggigiorno gli alimentatori ad alta tensione (HV) e i DCS con un ampio campo di uscita si trovino praticamente ovunque, risulta tuttora difficile ottimizzare le configurazioni più efficienti di tali dispositivi. Alcuni scienziati finanziati dall'UE hanno creato un ambiente di simulazione in grado di abbattere i costi e i tempi di sviluppo potenziando nel contempo le prestazioni dei prodotti.
Un ambiente di simulazione per gli alimentatori soft-switching
Come accade per altri tipi di alimentatori, quelli a commutazione sono in grado di trasferire e di regolare la potenza dalla sorgente al carico, convertendo in modo adeguato le caratteristiche elettriche. Tuttavia, durante il processo, viene utilizzato un regolatore a commutazione in grado di convertire efficacemente la potenza elettrica riducendo al minimo le perdite per dissipazione. Gli alimentatori a commutazione si presentano più leggeri e compatti rispetto alla controparte regolata lineare.

Gli alimentatori a risonanza sfruttano la commutazione di tipo "soft" (soft switching) che consente di ottenere una maggiore frequenza di commutazione per una riduzione del volume del filtro e del trasformatore, dei costi e dei tempi di installazione. Benché l'utilizzo di tali sistemi sia sempre più frequente, la loro ottimizzazione risulta più complessa rispetto ai convertitori che utilizzano la commutazione di tipo "hard" (hard-switching). Gli scienziati hanno avviato il progetto RPC-HVTS-DCS, finanziato dall'UE, con l'obiettivo di creare un ambiente di simulazione per la progettazione di alimentatori a risonanza da utilizzare in sistemi di prova ad alta tensione (HVTS), in generatori di corrente continua programmabili (DCS) e in convertitori bidirezionali ad alta tensione.

I primi vengono ampiamente impiegati per testare i cavi di alimentazione, gli avvolgimenti dei generatori e molto altro ancora; i secondi si trovano praticamente sui banchi di lavoro di qualsiasi laboratorio e nelle apparecchiature di prova automatizzate impiegate per l'emulazione delle batterie, i pannelli fotovoltaici e così via; i terzi vengono utilizzati sempre più spesso nelle ferrovie, nei veicoli ibridi e nelle applicazioni spaziali e per il recupero di energia.

I ricercatori hanno elaborato le specifiche degli utilizzi identificati nell'ambito del progetto, confrontando le varie tecnologie alla base dei convertitori a risonanza disponibili in modo da poterle adattare a ciascun impiego. Sono state quindi definite la strategia di modulazione e le topologie del sistema, che hanno condotto allo sviluppo dell'ambiente di progettazione assistita da calcolatore (CAD) e basata su modelli. Gli esperti hanno utilizzato il sistema per la progettazione di tre dimostratori che sono stati successivamente sottoposti a prove finalizzate alla modellizzazione dei progressi sulla base delle misurazioni. Il modello e i risultati sperimentali hanno dimostrato livelli di coerenza convincenti e in grado di convalidare l'ambiente di progettazione. Rispetto alle risorse esistenti, le prestazioni dei sistemi creati sono state potenziate sul piano del consumo energetico e della dinamica.

Tutti questi progressi hanno consentito al sistema RPC-HVTS-DCS di creare un nuovo ambiente CAD finalizzato alla progettazione e all'ottimizzazione di convertitori a risonanza per la realizzazione di generatori di corrente continua programmabili affidabili e potenti, in grado di superare i limiti imposti da campi di uscita estremamente ampi. Gli scienziati prevedono che lo sviluppo di tali dispositivi consentirà di abbattere i costi e di ridurre non solo le competenze richieste, ma anche i tempi di commercializzazione. Tali processi dovrebbero quindi determinare un aumento della competitività delle piccole e medie imprese (PMI) che operano nel settore.

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