Academic literature on the topic 'Azionamenti macchina asincrona'

Modellizzazione della macchina asincrona esafase asimmetrica mediante i vettori di spazio trifase. Determinazione delle trasformazioni esafase dallo studio del campo magnetico rotante. Modellizzazione della macchina asincrona esafase asimmetrica mediante i vettori di spazio esafase. Studio dell’inverter esafase e delle relative tecniche di modulazione. Definizione del modello Simulink dell’azionamento. Studio del ripple della corrente di carico.

Nella tesi sono stati studiati e analizzati due azionamenti elettrici basati su macchina asincrona per applicazioni di trazione elettrica. Gli obiettivi principali consistono nell'ampliare la regione di funzionamento a coppia costante e aumentare, quanto più possibile, la coppia elettromagnetica prodotta dalla macchina nelle regioni di deflussaggio, ad alta velocità. Il primo capitolo è dedicato allo studio della macchina asincrona alimentata da un inverter e all'analisi delle prestazioni limite. Nel secondo capitolo si è analizzata una configurazione dual inverter, dove due convertitori sono collegati alle estremità opposte dell'avvolgimento trifase di statore: il convertitore principale è alimentato da un pacco batterie, mentre il convertitore secondario è alimentato da un condensatore flottante e costituisce un filtro attivo in grado di compensare la potenza reattiva assorbita dalla macchina, garantendo un fattore di potenza unitario sull'inverter principale. Il terzo capitolo è dedicato allo sviluppo di una nuova configurazione dual inverter nella quale il secondo convertitore è alimentato da un condensatore flottante ed è posto in parallelo al primo.

L'elaborato si pone l'obiettivo di sviluppare un azionamento sensorless per macchine asincrone multifase, affrontando il controllo sensorless di un motore asincrono a sette fasi. Tale tecnica di controllo si basa sulla stima della posizione e/o della velocità meccanica del rotore della macchina elettrica senza richiedere l'utilizzo di trasduttori di posizione e velocità, in modo da ridurre la complessità hardware, la necessità di manutenzione, il costo e l'ingombro dell'intero sistema, aumentandone inoltre l'immunità ai disturbi generati dall'acquisizione dei segnali provenienti dal trasduttore stesso a causa di interferenze elettromagnetiche ed errata taratura. Lo sviluppo di tale azionamento multifase è stato affrontato proponendone due differenti sistemi di controllo, simulati in ambiente Simulink ed implementati successivamente su DSP, di cui è stato analizzato il funzionamento nelle prove sperimentali. Il secondo sistema di controllo presentato ha permesso la chiusura dell'anello di velocità con la stima effettuata nello spazio 3, mostrando prestazioni dinamiche e a regime soddisfacenti, anche a bassa velocità. La realizzazione del primo sistema di controllo non è invece andata a buon fine a causa della piattaforma di calcolo utilizzata che, essendo a virgola fissa, non ha permesso di effettuare con sufficiente risoluzione i calcoli necessari al funzionamento del sistema.

In questa tesi si effettua lo studio di un azionamento elettrico con motore asincrono eptafase. In particolare si realizza un sistema automatico per il controllo della coppia mediante stimatori con encoder. Si ha così la possibilità di effettuare un controllo accurato della macchina asincrona eptafase anche a bassa velocità, cosa che risulterebbe più complessa se eseguita mediante controlli di tipo sensorless. Inoltre, grazie ad opportune strategie di controllo, è possibile assicurare un funzionamento accettabile degli azionamenti con motori multifase durante una condizione di guasto con una fase aperta, senza alcuna necessità di hardware aggiuntivo.

Fino ad un recente passato, le macchine elettriche di tipo trifase costituivano l’unica soluzione in ambito industriale per la realizzazione di azionamenti di grande potenza. Da quando i motori sono gestiti da convertitori elettronici di potenza si è ottenuto un notevole passo in avanti verso l’innovazione tecnologica. Infatti, negli ultimi decenni, le tecnologie sempre più all’avanguardia e l’aumento dell’utilizzo dell’elettronica, sia in campo civile quanto in quello industriale, hanno contribuito a una riduzione dei costi dei relativi componenti; questa situazione ha permesso di utilizzare tecnologie elaborate che in passato avevano costi elevati e quindi risultavano di scarso interesse commerciale. Nel campo delle macchine elettriche tutto questo ha permesso non solo la realizzazione di azionamenti alimentati e controllati tramite inverter, in grado di garantire prestazioni nettamente migliori di quelle ottenute con i precedenti sistemi di controllo, ma anche l’avvento di una nuova tipologia di macchine con un numero di fasi diverso da quello tradizionale trifase, usualmente impiegato nella generazione e distribuzione dell’energia elettrica. Questo fatto ha destato crescente interesse per lo studio di macchine elettriche multifase. Il campo di studio delle macchine multifase è un settore relativamente nuovo ed in grande fermento, ma è già possibile affermare che le suddette macchine sono in grado di fornire prestazioni migliori di quelle trifase. Un motore con un numero di fasi maggiore di tre presenta numerosi vantaggi: 1. la possibilità di poter dividere la potenza su più fasi, riducendo la taglia in corrente degli interruttori statici dell’inverter; 2. la maggiore affidabilità in caso di guasto di una fase; 3. la possibilità di sfruttare le armoniche di campo magnetico al traferro per ottenere migliori prestazioni in termini di coppia elettromagnetica sviluppata (riduzione dell’ampiezza e incremento della frequenza della pulsazione di coppia); 4. l’opportunità di creare azionamenti elettrici multi-motore, collegando più macchine in serie e comandandole con un unico convertitore di potenza; 5. Maggiori e più efficaci possibilità di utilizzo nelle applicazioni Sensorless. Il presente lavoro di tesi, ha come oggetto lo studio e l’implementazione di una innovativa tecnica di controllo di tipo “sensorless”, da applicare in azionamenti ad orientamento di campo per macchine asincrone eptafase. Nel primo capitolo vengono illustrate le caratteristiche e le equazioni rappresentanti il modello della macchina asincrona eptafase. Nel secondo capitolo si mostrano il banco di prova e le caratteristiche dei vari componenti. Nel terzo capitolo sono rappresentate le tecniche di modulazione applicabili per macchine multifase. Nel quarto capitolo vengono illustrati il modello del sistema implementato in ambiente Simulink ed i risultati delle simulazioni eseguite. Nel quinto capitolo viene presentato il Code Composer Studio, il programma necessario al funzionamento del DSP. Nel sesto capitolo, sono presentati e commentati i risultati delle prove sperimentali.

L’oggetto della tesi consiste nello studio e nella realizzazione di un’innovativa logica di controllo di un azionamento di tipo dual inverter a singola alimentazione per il controllo di macchine asincrone a centro stella aperto. Il sistema in esame è costituito da due inverter rispettivamente collegati a entrambi i capi degli avvolgimenti statorici della macchina e prevede la presenza di un'unica sorgente di alimentazione collegata ad un solo inverter. Il secondo inverter risulta invece chiuso su un banco di condensatori flottanti, nella tipica configurazione del filtro attivo. In questo lavoro si dimostrano i vantaggi relativi all’utilizzo di una specifica logica di comando che consiste nel far operare l’inverter di alimentazione in regime di sovramodulazione, sfruttando la caratteristica dell’altro di poter abbattere le armoniche indesiderate che tale regime introduce nelle forme d’onda delle grandezze elettriche di macchina. Lo studio è stato poi validato attraverso un ciclo di simulazioni iniziali in ambiente Simulink seguite da prove sperimentali eseguite su un sistema reale, mediante sistema di prototipazione rapida dSPACE, presente nel laboratorio LEMAD del Dipartimento di Ingegneria dell’Energia Elettrica e dell’Informazione dell’Università di Bologna.

L'oggetto della tesi consiste nello studio e nella realizzazione di un innovativo azionamento di tipo dual inverter a singola alimentazione per il controllo di macchine asincrone a centro stella aperto. Il sistema è costituito da due inverter rispettivamente collegati ai capi degli avvolgimenti statorici del motore elettrico e prevede la presenza di un'unica sorgente di alimentazione: il primo inverter è direttamente collegato al pacco batterie ed è perfettamente isolato dal bus DC del secondo, sul quale è posto un banco di condensatori. Il secondo inverter ha lo scopo di svolgere un'opportuna compensazione di potenza reattiva, tale da incrementare le prestazioni della macchina elettrica. L'elaborato realizzato prevede la verifica delle basi teoriche presenti in letteratura, nonché la definizione di un modello matematico completo e di un nuovo schema di controllo ottimizzato. Lo studio è poi confermato da simulazioni in ambiente Simulink e prove sperimentali eseguite mediante il sistema di prototipazione rapida dSPACE.

Il lavoro di tesi riguarda un azionamento elettrico denominato Dual Inverter. Questo è costituito da una macchina elettrica a centro stella aperto controllata tramite l'utilizzo di due inverter collegati alle due estremità degli avvolgimenti statorici. L'inverter principale collega la macchina all'alimentazione, che in ambito automotive potrebbe essere un pacco batterie, mentre l'inverter secondario ha il bus DC collegato a un banco flottante di condensatori, nella configurazione di un filtro attivo. Il vantaggio principale di questo azionamento è quello di aumentare la tensione ai capi degli avvolgimenti di macchina a parità di tensione di alimentazione, con un conseguente ampliamento delle regioni a coppia e a potenza costante, in termini di velocità. L'obbiettivo dell'elaborato è l'implementazione di un innovativo sistema di controllo che permetta: il funzionamento dell'inverter principale in regime di modulazione ad onda quadra, sfruttando la possibilità di compensare le armoniche indesiderate che tale regime introduce grazie alla presenza del secondo inverter; la regolazione della tensione del condensatore flottante in base alle condizioni di funzionamento e alla tensione richiesta all'inverter secondario. Lo studio comprende la verifica delle basi teoriche presenti in letteratura relative al sistema in analisi, la definizione di un modello matematico completo, l'implementazione del nuovo sistema di controllo, una serie di simulazioni numeriche eseguite in ambiente Simulink e delle prove sperimentali realizzate sul sistema reale, mediante un sistema di prototipazione rapida denominato dSPACE, presente nel laboratorio LEMAD del Dipartimento di Ingegneria dell'Energia Elettrica e dell'Informazione dell'Università di Bologna.