Controllo sensorless di un motore asincrono: osservatore di Hinkkanen

Le macchine asincrone a gabbia di scoiattolo rappresentano la tipologia di motore elettrico più diffusa in ambito industriale. Il loro controllo ad alte prestazioni richiede la conoscenza in tempo reale del flusso rotorico, grandezza non direttamente misurabile, tradizionalmente ricavata tramite sensori meccanici. Le tecniche sensorless, che stimano velocità e flusso a partire dalle sole grandezze elettriche misurabili, eliminano questa necessità, aumentando affidabilità e riducendo costi e complessità del sistema. Questo elaborato presenta lo studio e l'implementazione dell'osservatore a ordine ridotto proposto da Hinkkanen per il controllo ad orientamento di campo (FOC) di una macchina asincrona da 2,2 kW. L'osservatore, basato su un approccio analitico di stabilità e dotato di una legge adattiva per la stima della resistenza statorica, è stato implementato in ambiente Simulink/Matlab e validato attraverso simulazioni con profili di velocità a gradino e variabile nel tempo. Le sue prestazioni sono state confrontate con quelle dell'osservatore MRAS, basato sul confronto tra un modello di riferimento e un modello adattivo. Il confronto è stato condotto in condizioni di variazione parametrica della resistenza statorica, maggiorata del 20% rispetto al valore nominale. L'osservatore di Hinkkanen ha dimostrato robustezza superiore grazie al meccanismo adattivo integrato, mantenendo una stima accurata anche in presenza di tale perturbazione, mentre l'osservatore MRAS ha mostrato una significativa degradazione delle prestazioni. I risultati simulativi sono stati confrontati con prove sperimentali condotte su un drive commerciale ABB ACS880, evidenziando le non idealità tipiche dell'implementazione embedded.