ATTUATORI ELETTROMECCANICI (EMA) PER MORE ELECTRIC AIRCRAFT: SIMULAZIONE ED IMPLEMENTAZIONE SPERIMENTALE DEL CONTROLLO DI CORRENTE DI UNA MACCHINA SINCRONA A RILUTTANZA PER USO AERONAUTICO

Il presente lavoro di tesi affronta il tema della progettazione e dell’implementazione di un sistema di azionamento per una macchina sincrona a riluttanza (SynRM) con strategia di controllo corrente/frequenza (I/f), nell'ambito del paradigma More Electric Aircraft (MEA). La progressiva elettrificazione dei sistemi di bordo degli aeromobili moderni, orientata alla sostituzione degli attuatori idraulici e pneumatici con attuatori elettromeccanici (EMA), impone requisiti stringenti in termini di affidabilità, gestione termica e densità di potenza. In questo contesto, la SynRM si configura come candidata privilegiata grazie all'assenza di magneti permanenti nel rotore, che elimina il rischio di smagnetizzazione e concentra le perdite termiche nello statore, dove il raffreddamento risulta strutturalmente più agevole. Il lavoro si articola in tre fasi progressive. La prima fase ha riguardato la modellazione e la simulazione in ambiente MATLAB/Simulink di un inverter trifase a due livelli con modulazione SPWM, comprensiva della verifica del modulatore in anello aperto e della validazione del controllo vettoriale in corrente nel riferimento rotante d-q, nelle versioni a tempo continuo e discretizzata con il metodo di Eulero all'indietro. La taratura dei regolatori PI è stata condotta mediante il criterio del modulo ottimo, ottenendo guadagni Kp ≈ 16,67 e Ki ≈ 33333 per un carico RL con L = 5 mH e R = 10 Ω. La seconda fase ha riguardato l'implementazione del sistema di controllo sulla piattaforma NI- LABVIEW, che integra un processore Real-Time e una logica FPGA riconfigurabile operante al clock di 40 MHz. Il livello FPGA gestisce in parallelo la generazione dei segnali PWM, l'inserimento del dead time, le trasformazioni di Clarke e Park e il regolatore PI discreto; il livello Real-Time, eseguito con un Timed Loop deterministico a 2 ms, implementa la rampa di frequenza della strategia I/f e genera i riferimenti di corrente secondo il criterio MTPA, imponendo un angolo δ = 45° tra le componenti d e q. I due livelli comunicano attraverso due buffer FIFO dedicati. La terza fase ha previsto la validazione sperimentale del sistema su carico passivo e sulla macchina reale. I risultati ottenuti confermano la correttezza dell'architettura implementata e la coerenza tra il modello simulato e il comportamento sperimentale del sistema, validando l'applicabilità della strategia I/f all'azionamento di macchine a riluttanza sincrona in contesti aeronautici.