Riassunto analitico
La crisi climatica richiede all'umanità un grande sforzo per costruire una società resiliente e a zero emissioni in pochi anni, al fine di evitare gli scenari peggiori. L'elettrificazione dei trasporti è un punto fondamentale per azzerare le emissioni di gas serra (GHG). Mentre le emissioni dovute alla navigazione in acque interne e al trasporto ferroviario sono progressivamente diminuite dal 1990, quelle dovute al trasporto su gomma, alla navigazione in acque internazionali e all'aviazione sono aumentate. In particolare, il principale limite all'elettrificazione del settore navale e aviatorio risiede negli elevati standard di sicurezza, i quali rendono necessari sistemi altamente affidabili.
Per aumentare l'affidabilità di un powertrain elettrico devono essere introdotte alcune ridondanze, sia nell'attuazione che nel controllo. Per esempio possono essere utilizzati motori multi-trifase o più motori trifase in parallelo, unitamente a controlli ridondanti. In questa documento viene analizzato una nuova tipologia di controllo, chiamato Droop control, il quale viene analizzato e confrontato con il più classico Master-Slave control. Mentre il Master-Slave è una strategia di controllo centralizzata, che dunque deve essere implementata in una singola unità di controllo, il Droop è una strategia di controllo distribuita, implementabile su più unità di controllo che non necessitano di comunicazione, risultando pertanto più affidabile. L'obiettivo è quello di confrontare questi due tipi di controllo per verificare se il Droop può essere una valida alternativa al Master-Slave in termini di performance (i.d. massima banda di velocità raggiungibile, reiezione all'errore di quantizzazione e al rumore sulla misura di velocità, alla deviazione dei parametri e all'elasticità dell'accoppiamento tra i motori), ma con il vantaggio addizionale di essere utilizzato per applicazioni full-redundant e fault-tolerant.
|
Abstract
The climate crisis requires a major effort to build a zero-emission and resilient society in a few years, so that the worst scenarios can be avoided. To get net-zero greenhouse gas (GHG) emissions, the transport electrification became increasingly important. Meanwhile domestic navigation and railway emissions have decreased since 1990, road transport, international maritime transport and aviation emissions have increased. A major limitation in aviation and maritime transport electrification is the high safety standard requirements, which requires high reliability system.
To increase the reliability of an electric powertrain some redundancies must be introduced, both in actuation and in the control. For instance, multi three-phase motors or multiple motors in parallel with redundant controllers can be used. In this document, a new kind of control method called Droop control is analysed and compared to a classic Master-Slave control. While the Master-Slave control is a centralized control strategy with a single speed control unit (CU), the Droop Control is a distributed control strategy with multiple speed CUs which do not require any data sharing, thus resulting more reliable. The aim is to compare these two control strategies, in order to asses whether the Droop control can be a valid alternative to a centralized Master-Slave control in terms of performances (i.d. maximum achievable speed bandwidth, quantization error and noise on speed measurement, parameters deviation and elasticity rejection capability), but with additional benefit of having a proper full redundant fault-tolerant application.
|
