Riassunto analitico
Lo scopo principale di questa tesi consiste nella sintesi, modellazione, controllo e simulazione di un'architettura di sistema ibrido di un modello di trattore CCM-LWB prodotto da CNH industrial. Dalla tecnologia disponibile, i ruoli del motore endotermico e dei motori elettrici sono qui combinati dinamicamente per ottenere cinque differenti modalità operative con una singola struttura basata su e-CVT(Trasmissione elettrica variabile con continuità): per controllare la presa di potenza direttamente col motore endotermico, per alimentare il generatore elettrico attraverso il motore endotermico, modulare la velocità della presa di potenza col motore elettrico e il motore endotermico attraverso l'e-CVT, governare la presa di potenza col motore elettrico solamente, alimentare il generatore elettrico e governare la presa di potenza col motore endotermico. In particolare, questa tesi è focalizzata sullo sviluppo di una struttura capace di combinare dinamicamente ed efficientemente le sorgente di potenza per ottenere diversi utilizzi del sistema ibrido, permettendo all'utente finale di ottenere uno strumento con funzionalità crescenti. La nuova architettura è stata modellata considerando il trattore in condizioni statiche per assicurare uno studio dettagliato della potenza richiesta dai vari sottoinsiemi senza distrurbi dalla dinamica del trattore stesso in movimento. L'intera struttura è stata modellata sfruttando la tecnica di modellazione POG(Power oriented graph), questa soluzione è stata combinata con Simulink grazie alla loro relazione univoca, inoltre Matlab è stato impiegato per configurare correttamente le varie simulazioni. Tutti i sottoinsiemi modellati sono: motore endotermico, generatore elettrico trifase sincrono, raddrizzatore vettoriale, motore elettrico trifase sincrono, presa di potenza, quattro frizioni, ingranaggio planetario, convertitore DC-DC, Supercondensatore. Aprendo e/o chiudendo in modi predefiniti le frizioni, la stessa architettura soddisfa tutte e cinque le modalità richieste. Le simulazioni contenute in questa tesi hanno permesso di ottenere risultati significativi che sono commentati in dettaglio nel trattato stesso.
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Abstract
The main topic of this thesis deals with the synthesis, modeling,
control and simulation of an hybrid system architecture of CCM-LWB
tractor model by CNH Industrial company. Starting from the available
technology, the roles of the Internal Combustion Engine (ICE) and
the Electric Motors are combined dynamically here in order to
achieve five different operating modes with a single structure based
on e-CVT (electric Continuous Variable Transmission): to control the Power
take off (PTO) directly with ICE, to sustain the electric generator
with ICE, to module PTO velocity with both Electric Motor and ICE
trough e-CVT, to drive the PTO with Electric Motor only, to sustain
the electric generator and the PTO with ICE only. In particular,
this work of thesis is focused on the development of a structure
able to combine dynamically and efficiently the sources of power to
reach different usages of the hybrid system, allowing the final user
to obtain an instrument with increasing capabilities. The new
architecture has been modeled considering the tractor in its static
frame to ensure a detailed study of the required by various
subsystems without affection of the dynamics of the moving tractor
itself. The entire structure has been modeled exploiting POG(Power
Oriented Graph) modeling technique, this solution has been combined
with Simulink thanks to their univocal relation, also Matlab has
been used to set correctly the various simulations. All modeled
subsystems are: ICE, Three-Phase Synchronous Generator, Vectorial
Rectifier, Electric Motor Control, Three-Phase Synchronous Electric
Motor, PTO, four clutches, Planetary Gear, DC-DC converter,
Supercapacitor. Opening and/or closing in pre-defined manners the
clutches, the same architecture satisfies all five different modes
required. Various simulations have permitted to achieve significative results that are commented with details in the treatise itself.
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