Controllo vettoriale diretto di flusso con algoritmo di minimizzazione della corrente assorbita per motori ad induzione

Nel presente lavoro di tesi, si mostrano gli effetti dell’utilizzo di un particolare algoritmo di controllo, basato sull’ottenimento della massima coppia spendendo la minima corrente (MTPA), su motori a induzione (IM). L’algoritmo è implementato su un controllo vettoriale diretto di flusso unificato per motori AC (UDFVC). Sono forniti i risultati sperimentali ottenuti su un motore ad induzione trifase da 2.2 kW per trazione elettrica.
Il consumo di energia dei motori elettrici è circa il 45% del consumo di energia elettrica totale, ragione per cui, è importante aumentare l’efficienza degli azionamenti elettrici al fine di ottenere anche solo un piccolo aumento del loro rendimento (che a livello macroscopico può voler dire un significativo risparmio energetico).
I motori elettrici più diffusi sono, senza dubbio, quelli ad induzione che hanno il vantaggio di avere una struttura semplice, basso costo ed alta affidabilità.
Usati inizialmente, quasi esclusivamente per applicazioni “general porpouse”, hanno avuto negli ultimi decenni un notevole rilancio grazie allo sviluppo delle “tecniche di controllo” digitale ha permesso di raggiungere, negli anni, livelli prestazionali comparabili con quelli dei più moderni motori (brushless); per tale motivo, vengono ora largamente utilizzati per azionamenti ad alte prestazioni.
Per ridurre l’assorbimento di potenza degli IM, si propone un algoritmo di controllo MTPA il quale produce la coppia richiesta col minimo della corrente e si basa sulla condizione che il flusso della macchina sia funzione della coppia richiesta.
A questo proposito, è stato utilizzato un particolare tipo di controllo denominato UDFVC, che è un “ibrido” tra i più diffusi controlli ad orientamento di campo (FOC) e controllo diretto di coppia (DTC). L’ UDFVC comanda direttamente il flusso attraverso la coppia con alta dinamica, perciò si presta particolarmente all’utilizzo di questo algoritmo MTPA.