Analisi e simulazioni di un azionamento sincrono nell'ambito automotive

Energy losses in synchronous motor drives represent a new engineering challenge in automotive applications. The most important aspect concerns temperature control in the operating environment and the problems that can arise between drive and motor when certain thresholds are exceeded, for example when the Curie point is reached in the case of permanent magnet motors or when the operating temperatures of drive MOSFETs are exceeded. This thesis deals with the calculation and analysis of losses in drives by creating and validating a virtual model, created from data taken from motor and inverter datasheets, which provides a valid estimate of the values involved and which respects the limits of the operating temperature parameters imposed using specific control techniques. The work is focused on the Joule effect losses part trying to have a realistic model to be able to simulate and calculate with an acceptable error the overheating and cooling of the whole system at any time. Chapter I presents the state of the art with a focus on the basic equations for modelling the system; Chapter II describes the components of the model and the control technique used; Chapter III analyses the simulations of the virtual model and carries out a critical verification of the results based on the approximations made; lastly, the conclusions reached with the work carried out are illustrated, proposing a focus on future developments in the automotive and other fields.

Le perdite energetiche negli azionamenti per motori sincroni rappresentano una nuova sfida ingegneristica nelle applicazioni nell’ambito automotive, l’aspetto pi1u rilevante riguarda il controllo delle temperature nell’ambiente di funzionamento e quindi i problemi che possono sorgere tra azionamento e motore al superamento di determinate soglie, per esempio al raggiungimento del punto di Curie nel caso di utilizzo di motori a magneti permanenti o al superamento delle temperature di funzionamento dei MOSFET degli azionamenti. Questa tesi tratta la parte di calcolo e analisi delle perdite negli azionamenti tramite la creazione e validazione di un modello virtuale, creato partendo dai dati ricavati dai datasheet di motore e inverter che fornisca una stima valida dei valori in gioco e che rispetti i limiti dei parametri di temperatura di funzionamento imposti utilizzando specifiche tecniche di controllo. Il lavoro è incentrato sulla parte di perdite per effetto Joule cercando di avere un modello realistico per poter simulare e calcolare con un errore accettabile il surriscaldamento e raffreddamento dell’intero sistema in ogni momento. L’elaborato espone nel Capitolo I lo stato dell’arte con un focus sulle equazioni basilari per la modellizzazione del sistema, nel Capitolo II affronta la descrizione delle componenti del modello e della tecnica di controllo utilizzata, nel Capitolo III analizza le simulazioni del modello virtuale e procede a una verifica critica dei risultati in base alle approssimazioni fatte, in ultimo vengono illustrate le conclusioni raggiunte con il lavoro svolto, proponendo un focus sugli sviluppi futuri nell’ambito automotive e non.