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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
www.microgrids.et.aau.dk)