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.
