Studio del controllo di macchine elettriche e tecniche di modulazione dell'inverter per azionamenti elettrici ad alte performance - Study of electric machine control and inverter modulation techniques for high performance electric drives

Il numero di veicoli elettrici prodotti sta aumentando in maniera esponenziale negli ultimi anni e tutte le pi๠grandi case automobilistiche, ma anche altre grandi aziende hanno già  iniziato a produrre e vendere auto elettriche. La struttura di un powertrain elettrico ਠcomposta principalmente da tre componenti: batteria, inverter e motore elettrico. Tutte le principali aziende del settore stanno lavorando per ottenere i migliori risultati dal powertrain, cercando di ridurre i costi e di ottimizzare le prestazioni. Nel lavoro di tesi viene studiata la simulazione di un azionamento elettrico, considerando l'inverter accoppiato al motore elettrico. Lo scopo ਠquello di ottenere una simulazione che tenga conto dei componenti di un e-drive collegati fra loro e non soltanto come due sistemi separati. In questo modo, ਠpossibile valutare l'effetto che l'inverter ha sulle prestazioni del motore elettrico, concentrandosi in particolare sulla valutazione dell'efficienza e delle perdite del motore elettrico e su una breve analisi NVH che misura le distorsioni generate sulla coppia e le forze create nel motore elettrico. Inizialmente, l'integrazione dell'inverter accoppiato al motore elettrico viene eseguita solo in un unico software, chiamato JMAG, specializzato nella simulazione di motori elettrici. Nella parte finale del lavoro di tesi viene preso in considerazione un altro software per una simulazione pi๠specifica dell'inverter, chiamato PSIM. Il software PSIM e JMAG possono eseguire una co-simulazione, ottenendo risultati molto specifici per entrambi i componenti di un e-drive. Inoltre, gli effetti dell'inverter sull'e-motor vengono valutati considerando l'applicazione di tecniche di modulazione differenti, attraverso le quali ਠpossibile controllare l'inverter in diversi modi. I risultati mostrano che l'inverter impone una corrente sinusoidale trifase che presenta una certa distorsione rispetto ad un'onda sinusoidale ideale, con conseguenze sull'ondulazione della coppia e sulle perdite del motore. In particolare, le differenze si possono notare anche tra due segnali a modulazione diversa utilizzati per la valutazione delle prestazioni, Space Vector PWM (SVPWM) e Discontinuous PWM (DPWM1). Alla fine, le prestazioni dell'inverter vengono misurate anche considerando le perdite e le temperature dei transistor e dei diodi, considerando le differenze derivanti dalle tecniche di modulazione utilizzate.