Integrazione e sviluppo di un ambiente di test per convertitori elettronici di potenza ad alta efficienza.

Abstract

Questo lavoro di tesi documenta i risultati di un tirocinio di sei mesi presso RGM a Genova, Italia. RGM è un'azienda di elettronica di potenza specializzata nello sviluppo e nella produzione di unità di alimentazione e unità di conversione di potenza. Questo tirocinio si è concentrato sull'automatizzazione di un banco di prova per un convertitore DC/DC utilizzato per convertire la potenza di una cella a combustibile nel settore automobilistico. Il convertitore DC/DC da 50kW è un convertitore isolato unidirezionale progettato per trasferire potenza tra una cella a combustibile composta da due moduli di 251 celle con un valore nominale per cella di 1,1V e un massimo di 473VDC in totale, verso un pacco batterie al litio da 520-850VDC. Tuttavia, il dispositivo integra diverse funzioni ausiliarie secondo le esigenze del cliente, tra cui un inverter trifase adatto per un controllo motore senza sensori, resistori di scarica montati in superficie per scaricare i moduli della cella a combustibile, un resistore di riscaldamento a liquido refrigerante, un convertitore step-down a 12VDC per gli ausiliari della cella a combustibile e un monitoraggio in tempo reale dell'isolamento tra HVLS e il contenitore metallico. L'obiettivo principale del tirocinio è automatizzare il banco di prova del convertitore DC/DC utilizzando SCPI per controllare un totale di tre alimentatori. L'automatizzazione del banco di prova mirava ad accelerare le procedure di test, aumentare l'efficienza e ridurre gli errori umani. Per raggiungere questo obiettivo, è stato utilizzato un approccio OOP in Python per sviluppare una struttura di classi capace di controllare i tre alimentatori utilizzati nelle procedure di test e una struttura di classi di test per simulare scenari in tempo reale del convertitore DC/DC. In sintesi, questo tirocinio presenta la fase iniziale di automatizzazione di un banco di prova per un convertitore DC/DC, evidenziando lo sviluppo di classi Python per controllare gli alimentatori

This thesis documents the result of a six months internship in RGM in Genoa, Italy. RGM is a power electronics company that specializes in the development and production of power supply units and power conversion units. This internship focused on automatizing a test bench for a DC/DC converter used for converting power of a fuel cell in the automotive sector. The 50kW DC/DC converter is an isolated unidirectional DC/DC converter designed to transfer power between a fuel cell of two modules of 251 cell with a 1.1V nominal per cell and a maximum of 473VDC in total to a 520-850VDC lithium battery pack. However, the device integrates several auxiliary functions according to customer needs, including a three-phase inverter suited for a sensor-less motor control, a surface mounted discharge resistors for discharging the fuel cell modules, a liquid coolant heating resistor, a 12VDC step down converter for fuel cell auxiliaries, a real time insulation monitoring between HVLS and the metal box. The main objective of the internship is to automatize the test bench of the DC/DC converter using SCPI to control a total of three power supplies. The automation of the test bench aimed to fasten the testing procedures, increase efficiency and reduce human error. To achieve this, an OOP approach in python was used to develop class structure capable of controlling the three power supplies used in the test procedures and also testing class structured to simulate real time scenarios of the DC/DC converter. In summary, this internship presents the initial phase of automatizing a DC/DC converter test bench, highlighting the development of python classes to control the power supplies used in the testing and the creation of the testing classes for the test procedures to execute the automated tests. Although the final phase of the internship was not completed due to limitation of the timeframe, the groundwork done during the internship provides a strong foundation for future de