MODELLAZIONE E CONTROLLO DI UNA MACCHINA SINCRONA A MAGNETI PERMANENTI IN AMBIENTE SIMULINK DI MATLAB

L’impiego degli azionamenti elettrici ha assunto un ruolo sempre più rilevante nei moderni sistemi industriali grazie all’elevata efficienza energetica, all’affidabilità e alle elevate prestazioni dinamiche che essi sono in grado di garantire. Tra le diverse tipologie di macchine elettriche, le macchine sincrone a magneti permanenti (PMSM) rappresentano una soluzione particolarmente diffusa in numerose applicazioni, quali la mobilità elettrica, l’automazione industriale e i sistemi di generazione distribuita. L’obiettivo di questo lavoro di tesi è lo studio, la modellazione e la simulazione di un sistema di azionamento basato su PMSM, analizzandone il comportamento dinamico e le prestazioni attraverso l’utilizzo dell’ambiente MATLAB/Simulink. In particolare, è stato sviluppato un modello matematico della macchina nel sistema di riferimento rotante dq ed è stata implementata una strategia di controllo vettoriale orientata al campo (Field Oriented Control - FOC), finalizzata al controllo indipendente della coppia elettromagnetica e del flusso magnetico. Il sistema di controllo comprende regolatori PI per gli anelli di corrente e velocità, nonché un inverter trifase a modulazione PWM responsabile dell’alimentazione della macchina. Al fine di ridurre la dipendenza da sensori meccanici e migliorare l’affidabilità complessiva del sistema, è stata inoltre implementata una tecnica sensorless basata sull’algoritmo Model Reference Adaptive System (MRAS), utilizzata per la stima della velocità rotorica. I risultati ottenuti dalle simulazioni evidenziano la capacità del sistema di seguire il riferimento di velocità con errore contenuto e di mantenere un comportamento stabile anche in presenza di variazioni operative. L’analisi delle grandezze elettriche e meccaniche conferma la correttezza del modello sviluppato e l’efficacia della strategia di controllo adottata, dimostrando come l’approccio proposto rappresenti una valida soluzione per il controllo di azionamenti elettrici ad alte prestazioni.