Self-commissioning and estimation techniques for sustainable synchronous reluctance motor drives in industrial applications

This thesis focuses on developing self-commissioning and estimation techniques for Synchronous Reluctance Motors (SynRMs), a sustainable and efficient alternative to traditional Induction Motors (IMs) and Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs). SynRMs offer high efficiency, cost-effectiveness, and independence from rare-earth materials, making them ideal for industrial applications. Key contributions include robust algorithms for addressing challenges such as inverter nonlinearity, dead-time effects, and parameter estimation. A Phase-Locked Loop (PLL)-based observer is introduced for precise sensor-less rotor position and flux estimation, eliminating the need for costly mechanical sensors. The proposed methods enable simplified plug-and-play SynRM setups and improve motor control performance, energy efficiency, and system robustness. Experimental validations demonstrate the potential of SynRMs to replace IMs and PMSMs in applications like HVAC systems, pumps, and renewable energy systems, paving the way for future innovations in advanced controls and high-power applications.

Questa tesi si concentra sullo sviluppo di tecniche di auto-commissioning e stima per i motori a riluttanza sincrona (SynRM), un’alternativa sostenibile ed efficiente ai tradizionali motori a induzione (IM) e ai motori sincroni a magneti permanenti (PMSM). I SynRM offrono alta efficienza, convenienza economica e indipendenza dai materiali rari, rendendoli ideali per applicazioni industriali. I contributi principali includono algoritmi robusti per affrontare sfide come la non linearità degli inverter, gli effetti del dead-time e la stima dei parametri. Viene introdotto un osservatore basato su Phase-Locked Loop (PLL) per una precisa stima senza sensori della posizione del rotore e del flusso, eliminando la necessità di costosi sensori meccanici. I metodi proposti semplificano l’installazione iniziale dei SynRM e migliorano le prestazioni del controllo motore, l’efficienza energetica e la robustezza del sistema. Le validazioni sperimentali dimostrano il potenziale dei SynRM per sostituire IM e PMSM in applicazioni come sistemi HVAC, pompe e sistemi di energia rinnovabile, aprendo la strada a future innovazioni nei controlli avanzati e nelle applicazioni ad alta potenza.