Il laboratorio di sistemi di conversione, attivo da circa dieci anni presso il Centro Ricerche ENEA Portici, è stato allestito negli anni con l’utilizzo di fondi nazionali ed europei. Le attrezzature e le infrastrutture del laboratorio consentono l’esecuzione dell’intero processo che va dalla definizione delle specifiche, alla progettazione, alla simulazione numerica, alla caratterizzazione sperimentale di convertitori di potenza di tipo DC-DC e DC-AC. Tali convertitori trovano largo impiego nei contesti energetici quali i sistemi di conversione dell’energia prodotta da impianti di generazione distribuita da FER e microgrid con generazione multi-DER (Distributed Energy Resources).

Il laboratorio è equipaggiato con la strumentazione elettronica necessaria per l’esecuzione di prove di caratterizzazione elettrica e termica dei convertitori e per la simulazione e test di micro reti in presenza di generazione rinnovabile (solare fotovoltaico) e di sistemi di accumulo elettrico (batterie e supercapacitori):

• Alimentatori DC da banco anche di tipo bipolare 
• Alimentatore Solar Array Simulator 
• Simulatori impianti fotovoltaici 
• Generatore di forme d’onda e funzioni digitali 
• Generatore/Simulatore di rete monofase/trifase di tipo rigenerativo 
• Carichi Elettronici di tipo sia AC sia DC 
• Carichi Elettronici rigenerativi 
• Oscilloscopi digitali corredati di sonde di tensione e corrente 
• Multimetri e LCZ meter da banco 
• Oscilloscopio e multimetri portatili 
• Termocamera IR/VIS portatile 
• Power meter e analizzatore di rete 
• Componentistica elettrica/elettronica di ultima generazione.

Le facility attualmente disponibili sono le seguenti: 

• Stazione per prototipazione schede elettroniche e lavorazione circuiti 
• Stazione di generazione di tipo sperimentale costituita da moduli fotovoltaici dotati di Smart Converter con sistema rilevazione parametri ambientali e acquisizione dati 
• Sistema per la verifica della valutazione prestazionale di convertitori modulari multilivello monofasi/trifasi di tipo grid-connected anche in funzionamento STATCOM 
• Sistema per la valutazione dei regimi di commutazione e analisi di power quality di convertitori multilivello e trasformatori allo stato solido (SST) 
• Sistema per la caratterizzazione termica di convertitori e dispositivi componenti.

Possibili applicazioni

Il laboratorio è focalizzato su due linee tematiche:

• progettazione e caratterizzazione sistemi di conversione di tipo DC;
• progettazione e caratterizzazione sistemi di conversione di tipo AC.

Il laboratorio ha sviluppato una piattaforma di progettazione e ottimizzazione di Smart Converter che consente anche l’impiego di dispositivi switching basati su nuovi materiali (nitruro di gallio e carburo di silicio). I contesti energetici di interesse sono quelli delle microreti energetiche di tipo DC ed impianti per nearby surfaces.
Il laboratorio svolge, inoltre, attività di simulazione numerica di Smart Converter e di sperimentazione dei prototipi realizzati mediante caratterizzazione elettro-termica e valutazione delle prestazioni energetiche. Vengono condotte attività di progettazione di convertitori DC-AC, anche di tipo modulari multi-livello per impiego in Smart Grid e microreti energetiche, anche con funzioni STATCOM e PFC. Il laboratorio è corredato della strumentazione idonea alla validazione elettro-termica di tali sistemi di conversione per la relativa connessione in rete e per la verifica dei servizi ancillari di rete e di utente.