Controllo efficiente dei motori tramite variable speed drives nelle applicazioni industriali

This thesis explores the importance and applications of Variable Speed Drives (VSDs) in modern industry, focusing on technical aspects and operational advantages. VSDs enable precise speed and torque control in electric motors, adapting motor operation to specific process requirements and thus contributing to greater energy efficiency. The thesis analyses the main advantages of VSDs, including the reduction of energy consumption through speed modulation. The impact of VSDs on power quality and harmonic management is also discussed. Harmonics, often generated by VSDs’ power converters, can compromise the stability of the power grid; therefore, the thesis examines filtering technologies and mitigation techniques. Another central theme is thermal management and system cooling, which is essential to maintain component performance and longevity. An innovative aspect addressed concerns the integration of VSDs with advanced automation and predictive monitoring technologies. The use of sensors and machine learning algorithms makes it possible to constantly monitor operating conditions, preventing failures and facilitating proactive maintenance interventions, thus improving system availability and reliability. Finally, the thesis considers the long-term benefits of VSD deployment in industry, in terms of environmental sustainability and energy efficiency, promoting integration with Smart Grids and the Internet of Things (IoT) for smarter energy management. This research highlights the importance of VSDs not only as a tool for optimising industrial processes, but also as a key element in achieving energy sustainability goals, laying the foundations for a more flexible, efficient and resilient industry and power grid.

Questa tesi esplora l’importanza e le applicazioni dei Variable Speed Drives (VSD) nell’industria moderna, focalizzandosi su aspetti tecnici e vantaggi operativi. I VSD permettono un controllo preciso della velocità e della coppia nei motori elettrici, adattando il funzionamento dei motori alle specifiche richieste del processo e contribuendo così a una maggiore efficienza energetica. La tesi analizza i principali vantaggi dei VSD, tra cui la riduzione dei consumi energetici grazie alla modulazione della velocità. Viene inoltre discusso l’impatto dei VSD sulla qualità dell’energia e sulla gestione delle armoniche. Le armoniche, spesso generate dai convertitori di potenza dei VSD, possono compromettere la stabilità della rete elettrica; per questo motivo, la tesi esamina le tecnologie di filtraggio e le tecniche di mitigazione. Un altro tema centrale è la gestione termica e il raffreddamento del sistema, essenziale per mantenere le prestazioni e la longevità dei componenti. Un aspetto innovativo affrontato riguarda l’integrazione dei VSD con tecnologie di automazione avanzata e monitoraggio predittivo. L’uso di sensori e algoritmi di machine learning permette di monitorare costantemente le condizioni operative, prevenendo guasti e facilitando interventi di manutenzione proattiva, migliorando così la disponibilità e l’affidabilità del sistema. Infine, la tesi considera i benefici a lungo termine della diffusione dei VSD nell’industria, in termini di sostenibilità ambientale e di efficienza energetica, promuovendo l’integrazione con le Smart Grid e l’Internet of Things (IoT) per una gestione energetica più intelligente. Questa ricerca evidenzia l’importanza dei VSD non solo come strumento di ottimizzazione dei processi industriali, ma anche come elemento chiave per il raggiungimento di obiettivi di sostenibilità energetica, ponendo le basi per un’industria e una rete elettrica più flessibile, efficiente e resiliente.