TECNICHE DI MODELLIZZAZIONE DI CONVERTITORI DC/DC

The growing pervasiveness of DC Microgrids motivates the interest of the scientific community in the development, for these systems, of simulation tools that are both accurate and efficient. It is in this context that this thesis finds its place. In particular, the study is focused on the modeling techniques of DC/DC converters, widely used in DC Microgrids to interface the various components of the system (renewable sources, storage systems, charging stations for electric vehicles, etc.) to the common bus. In the thesis, which starts from an accurate study of the literature in the sector, a detailed review of the currently most used modeling approaches is reported, highlighting their fields and limits of application. We then proceed to formulate the model of a Buck-Boost type converter, according to the approach considered most advantageous in terms of reducing the computational cost and simplicity of implementation: "State-space Averaging" technique. The implementation of the model obtained, performed in Simulink, is then described in detail, preluding to a substantial section dedicated to the analysis of the numerical evidence (obtained by simulating the device under examination in different operating conditions). Finally, the work reports a comparison with the performance of the classic "switching" type model (taken as a reference), justifying appropriate considerations in relation to the applicability limits of the approach adopted.

La crescente pervasività delle mirco-reti in corrente continua motiva il vivo interesse della comunità scientifica nello sviluppo, per tali sistemi, di strumenti di simulazione che siano al contempo accurati ed efficienti. E’ in tale ambito che trova collocazione il presente lavoro di tesi. In particolare, lo studio è focalizzato sulle tecniche di modellizzazione dei convertitori DC/DC, ampiamente utilizzati nelle micro-reti in continua per interfacciare i vari componenti del sistema (sorgenti da fonti rinnovabili, sistemi d’accumulo, stazioni di ricarica per veicoli elettrici, etc.) al bus comune. Nel lavoro, che prende l’avvio da un accurato studio della letteratura di settore, si riporta una dettagliata rassegna degli approcci di modellizzazione attualmente più utilizzati, evidenziandone campi e limiti d’applicazione. Si procede, successivamente, alla formulazione del modello di un convertitore di tipo Buck-Boost, secondo l’approccio ritenuto più vantaggioso in termini di riduzione dell’onere computazionale e semplicità d’implementazione: lo “State-space Averaging”. L’implementazione del modello così ottenuto, eseguita in ambiente Simulink, viene quindi descritta nel dettaglio, preludendo ad una corposa sezione dedicata all’analisi delle evidenze numeriche (ottenute simulando il dispositivo in esame in diverse condizioni di funzionamento). Infine, il lavoro riporta un confronto con le prestazioni del modello classico di tipo “switching” (assunto come riferimento d’accuratezza), motivando opportune considerazioni in relazione ai limiti d’applicabilità dell’approccio adottato