1) Studio di nuove tipologie di azionamenti elettrici ad alto
rendimento ed elevata affidabilità mediante definizione di tecniche
di modulazione degli inverter e di criteri di progettazione delle
macchine multifase.
2) Sviluppo di tecniche di modulazione dei convertitori trifase
del tipo a matrice per migliorare la qualità delle forme d'onda di
corrente e tensione in ingresso ed in uscita.
3) Definizione di algoritmi di calcolo ottimo per sistemi
elettromeccanici a moto lineare, definizione di tecniche di
compensazione della forza di cogging e degli effetti
d'estremità.
4) Sviluppo di tecniche di controllo per macchine asincrone
caratterizzate da elevata dinamica ed operanti in un ampio
intervallo di velocità di funzionamento a potenza costante o
decrescente.
5) Sviluppo di tecniche di modulazione ad alte prestazioni con
ridotte perdite di conversione per inverter multilivello da
utilizzare in sistemi di interfacciamento tra rete elettrica e
fonti rinnovabili.
6) Sviluppo di tecniche diagnostiche
per macchine elettriche rotanti
1) I moderni sistemi di trazione elettrica ferroviaria e
stradale, i sistemi di conversione elettrica ed elettromeccanica
necessari per lo sfruttamento delle fonti energetiche alternative,
richiedono flessibilità d'impiego, elevata efficienza energetica ed
elevata affidabilità. I tradizionali azionamenti elettrici a
velocità variabile sono composti da un inverter trifase che
alimenta una macchina trifase. Tuttavia, lo sviluppo dei
dispositivi elettronici di potenza rende oggi possibile considerare
il numero di fasi di un azionamento come una delle variabili di
progetto. Infatti i motori polifase presentano numerosi vantaggi
rispetto ai trifase: ridotte pulsazioni di coppia, ridotte correnti
per fase ed una maggior tolleranza ai guasti. Inoltre, mediante un
opportuno controllo, le componenti armoniche spaziali del campo
magnetico al traferro possono essere impiegate per incrementare la
densità di coppia del motore.
2) La crescente attenzione al problema della ‘power quality' e
la necessità di convertitori di dimensioni ridotte hanno
indirizzato la ricerca verso soluzioni che non richiedano
ingombranti componenti reattivi e che possano contenere la
distorsione della corrente di linea. Una delle soluzioni più
promettenti è costituita dal convertitore a matrice (MC), che
consente forme d'onda di corrente sinusoidali in ingresso ed in
uscita, l'inversione del flusso di potenza e il controllo del
fattore di potenza in ingresso. La ricerca inerente il MC si
sviluppa su tre temi: a) Tecniche di modulazione. Sono allo studio
tecniche di modulazione per migliorare la qualità delle correnti
assorbite/erogate e il rendimento di conversione. b) Analisi della
stabilità di sistemi comprendenti convertitori a matrice. Il
controllo dei MC può determinare per potenze sufficientemente
elevate, pericolose oscillazioni della tensione e della corrente di
linea. c) Applicazione ai sistemi di generazione distribuita.
3) E' noto il crescente interesse verso le applicazioni
industriali che prevedono l'impiego di motori e generatori a moto
lineare nei sistemi di posizionamento e di conversione energetica.
L'applicazione diretta della forza evita l'interposizione di
ingranaggi e/o riduttori, migliorando l'efficienza, la precisione,
la banda passante e la dinamica del sistema di controllo.
L'affidabilità del sistema risulta notevolmente migliorata e la
manutenzione molto ridotta. Le problematiche relative agli
attuatori tubolari riguardano la topologia, i materiali, la forma
degli elementi costitutivi e problemi di natura elettromagnetica,
termica e meccanica. Per la realizzazione risultano particolarmente
interessanti i nuovi materiali in polveri magnetiche compattate.
L'analisi numerica della distribuzione del campo magnetico e del
campo di temperatura può essere affrontata sia con modelli
semplificati e sia mediante Metodi agli Elementi Finiti (MEF).
4) La capacità di un azionamento di operare ad alta velocità
desta notevole interesse in ambito industriale, nell'utilizzo delle
fonti alternative e nelle applicazioni di trazione elettrica. Al
fine di limitare la dipendenza dai parametri di macchina sono in
corso di studio alcuni innovativi algoritmi robusti di
indebolimento di campo per motore asincrono. Sono studiati sia
azionamenti di tipo Direct Torque Control (DTC), sia controlli
vettoriali di tipo Stator Flux Vector Control (SFVC). Nel primo
caso, quando la tensione disponibile non è sufficiente a vincere la
forza contro-elettromotrice del motore, l'algoritmo di controllo
non riesce a mantenere la coppia entro la corrispondente banda di
isteresi. Questa informazione può essere elaborata per ridurre il
riferimento di flusso senza conoscere i parametri caratteristici
del motore. Nel caso di azionamento SFVC, il flusso di rotore viene
invece adattato sulla base della differenza tra la tensione
richiesta e la tensione disponibile per il controllo stesso.
5) Gli inverter multilivello a tensione impressa rappresentano
una struttura di conversione statica emergente per applicazioni di
elevata potenza. Possono operare con elevate tensioni continue in
ingresso utilizzando componenti elettronici di potenza collegati in
serie. Una attraente proprietà è la capacità di generare tensioni
d'uscita e correnti d'ingresso con distorsione molto limitata, pur
con bassa frequenza di commutazione. La ricerca intende sviluppare
delle tecniche di modulazione innovative, caratterizzate da una
ridotta distorsione delle grandezze elettriche e da ridotte perdite
di conversione, da utilizzare in sistemi di interfacciamento tra
rete elettrica e fonti rinnovabili. Lo studio si basa sull'impiego
dei duty-cycle complessi (Duty-Cycle Space Vectors, DCSV). Tale
approccio fornisce un'immediata interpretazione geometrica dei
principi della modulazione, evidenziando tutti i gradi di libertà
disponibili e definendo un modulatore multilivello di tipo PWM
molto flessibile, adatto per una implementazione di tipo
digitale.
6) La possibilità di rilevare guasti
nelle macchine elettriche rotanti è di estrema importanza in molte
applicazioni. La ricerca è finalizzata alla determinazione di
algoritmi non invasivi in grado di ottenere i seguenti risultati:
individuazione della presenza di un guasto, determinazione del tipo
di guasto e definizione di una azione correttiva in grado di
assicurare comunque un buon funzionamento del sistema.
