Commissioning in synchronous electric motors: parameters identification and fault diagnosis

The present and future of automotive, industrial applications and energy production gravitate around the existence of synchronous electric motors. The capacity to obtain an accurate and reliable estimation of the electromagnetic parameters becomes fundamental during the development of the control system to optimize machine functioning. It is also essential for the fault diagnosis process, improving the recognition of any possible fault or failure that may degrade the performance of the motor itself or even hinder the safety of the users. In the first part of this work, diverse standstill commissioning methods (without rotor locking) for identifying the magnetic model are described and tested in a simulated environment and on an actual electric synchronous motor. The second part of the thesis reviews the control system for a synchronous electric motor. Finally, an investigation of the effects of various electric faults is carried out, focused on their impact on motor behaviour. These results are significant since they represent the starting point upon which remedial strategies, fault-tolerant machines and fault-tolerant controls can be designed.

Il presente e futuro settore automobilistico, applicazioni industriali e produzione dell’energia gravita attorno l’esistenza dei motori elettrici sincroni. La capacità di ottenere una stima accurata e affidabile dei parametri elettromagnetici diventa fondamentale durante lo sviluppo del sistema di controllo per l’ottimizzazione del funzionamento della macchina. È anche essenziale per il processo di diagnosi dei guasti, migliorando il riconoscimento di ogni possibile guasto o rottura che potrebbero degradare le prestazioni del motore stesso o addirittura ridurre la sicurezza degli utenti. Nella prima parte di questo lavoro, diversi metodi di messa in funzione (a rotore sbloccato) per l’identificazione del modello magnetico sono descritti e testati sia in ambiente simulato che su un motore reale. La seconda parte della tesi esamina un sistema di controllo per motori sincroni elettrici. Infine, un’indagine degli effetti di vari guasti elettrici è svolta, focalizzata sul loro impatto sul comportamento del motore. Questi guasti sono significativi dal momento che rappresentano il punto di partenza sul quale strategie correttive, macchine e sistemi di controllo tolleranti ai guasti possono essere progettati.