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XVIII

POWER 15 -

GENNAIO/FEBBRAIO 2018

Power

un consumo su una “micro grid” locale. Senza dimen-

ticare che è tornato in auge il concetto di distribuzione

dell’alimentazione DC a livello di un intero edificio (o

anche su aree più ampie). Per questo tipo di bus viene

normalmente usata una tensione di 380V, un valore che

può essere gestito senza problemi dai moduli delle fami-

glie BCM/NBM. La figura 3 mostra l’esempio di questo

tipo di installazione, in cui più carichi DC sono alimen-

tati da diverse fonti rinnovabili, utilizzando una serie di

batterie di back-up.

La batteria di back-up e il volano elettro-meccanico sono

esempi applicazioni che necessitano di un flusso di po-

tenza bi-direzionale. È infatti possibile implementare

differenti terminali (rail) di tensione su entrambi i lati

dell’alimentazione (o accumulo) semplicemente selezio-

nando il modulo con rapporto di conversione adeguato

tra quelli disponibili nella gamma. Dal lato consumatore,

sempre facendo riferimento alla figura 3, l’illuminazio-

ne a LED potrebbe funzionare con un valore di tensione

più basso rispetto a quello della distribuzione DC prin-

cipale. Ancora una volta, un modulo convertitore step-

down (“reverse”) adeguato potrebbe prendersi carico di

questa trasformazione. Una configurazione sperimenta-

le documentata da Vicor ha applicato una struttura di

questo tipo, che prevede la distribuzione di energia a

ogni singolo dispositivo sfruttando un bus da 24V, utiliz-

zando connettori USB-C “intelligenti” che sono in grado

di gestire potenze fino a 100W.

Flusso bi-direzionale con regolazione

Lo schema a blocchi riportato in figura 4 illustra un

esempio di energia accumulata a un potenziale diverso

(ad esempio 12V) rispetto a quello dell’apparecchiatu-

ra da alimentare (48V). Una conversione con rapporto

5:1 avviene attraverso il modulo NBM e la regolazione è

sempre di tipo high side. La tensione della batteria vie-

ne aumentata e quindi regolata al livello richiesto o, per

la ricarica, la tensione del bus più elevata è regolata, in

modo tale che la riduzione con il rapporto di conversio-

ne 5:1 produca il corretto livello di carica.

La figura 4 mostra un nuovo componente di apparec-

chiatura di prova per i laboratori di alimentatori che può

fornire sia una tensione di prova regolata a un prodotto

sia un carico regolato, riciclando l’energia in modo tale

che solo una piccola frazione utilizzata per il test ven-

ga fornita dalla rete. L’approccio tradizionale a questo

problema sarebbe quello di fornire percorsi gemelli

di alimentazione: Step-Down (e regolato) per la ricari-

ca della batteria, Step-Up per restituire potenza al bus

48V quando viene a mancare l’alimentazione primaria.

Oltre alle funzioni di conversione di potenza, un approc-

cio di questo tipo comporterebbe anche la presenza di

qualche elemento di controllo, con blocchi di sicurezza,

per commutare da uno stato a altro. L’utilizzo di compo-

nenti di sistema di tipo bi-direzionale permette di imple-

mentare una soluzione più semplice e compatta. Tutta-

via, come evidenziato in precedenza, la regolazione non

Fig. 3

– Rete elettrica in DC di elevata tensione e potenza (Fonte: Aalborg University, Denmark, Microgrids Research Programme