Modelling of an electric induction motor on FPGA for testing in HIL environment

Il mondo dell'automobile è in una nuova fase evolutiva e l'esigenza di una mobilità pulita ha portato nell'ultimo decennio a un processo di elettrificazione dei veicoli. Questo nuovo impulso alla ricerca e allo sviluppo di veicoli elettrici ibridi (HEV) e a batteria (BEV) richiede strumenti sempre più accurati per valutare le prestazioni e l'affidabilità dei propulsori elettrici. A tal fine, la simulazione di componenti fisici reali in un ambiente virtuale offre un modo più semplice per eseguire test e analisi su un componente reale, risparmiando costi e tempi di sviluppo. In questo contesto, l'Hardware in the loop (HIL) può eseguire simulazioni in tempo reale in un ambiente virtuale completamente programmabile. Ciò offre una nuova tecnica di test per le unità di controllo elettroniche, simulando parzialmente o interamente il sistema. Ad esempio, un'unità di controllo del motore (ECU) può essere testata senza collegarla a un inverter reale o addirittura a una macchina elettrica; questo grazie alle schede FPGA che possono raggiungere frequenze più elevate rispetto a un processore classico; frequenze necessarie quando si simulano inverter o motori ad alto numero di giri. Un'altra caratteristica importante dell'HIL è la possibilità di combinare componenti reali con quelli simulati, per evitare di modellare componenti economici come relè e sensori. Questa tesi si propone di creare un modello parametrico di un motore asincrono a induzione e di un inverter trifase e di validarli. Il fatto che i modelli siano parametrici è molto importante perché una semplice modifica dei parametri può risultare in un comportamento diverso del modello corrispondente, ad esempio, a un nuovo motore. I vantaggi di questo metodo di verifica sono quindi evidenti. L'hardware di simulazione utilizzato per raggiungere l'obiettivo della tesi è il processore in tempo reale Scalexio di dSPACE e per l'implementazione sono stati utilizzati software come MATLAB, Vivado e dSPACE RCP/HIL, tutti forniti da KINETON S.r.l., azienda specializzata in simulazione e validazione nel settore automobilistico.