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approfondimenti 76
A partire dagli anni ’90, grazie alla diffusione degli
inverter, il motore asincrono o a induzione è stato
largamente impiegato anche negli azionamenti a
velocità variabile, ottenendo elevate prestazioni
dinamiche ed affidabilità, tanto da eguagliare i
moderni azionamenti con motori brushless.
Le tecniche di controllo impiegate negli aziona-
menti di motori asincroni si possono distinguere in
tecniche scalari (controllo a V/f costante) e tecniche
vettoriali quali il controllo a orientamento di campo
(FOC, Field Oriented Control), l’autocontrollo
diretto (DSC, Direct Self Control) e il controllo
diretto di coppia (DTC, Direct Torque Control).
La tecnologia DSC, originata dagli studi svolti
da Manfred Depenbrock, ha costituito per anni la
soluzione più avanzata nel settore della trazione
pesante in conseguenza della sua capacità di sfrut-
tare al meglio le pur limitate capacità di commu-
tazione degli interruttori statici di grossa potenza
(Tiristori o GTO).
Dalla metà degli anni ’80 andò affermandosi la
tecnica DTC (Direct Torque Control, Controllo
Diretto di Coppia) introdotto da Isao Takahashi
come generalizzazione ed evoluzione del DSC
verso soluzioni di tipo “sensorless” dove non si
prevede alcun elemento di misura delle variabili
meccaniche.
L’espressione “controllo diretto di coppia” si rife-
risce al fatto che il controllo della coppia e della
velocità si basano direttamente sullo stato elettro-
magnetico del motore, analogamente ai motori in
corrente continua, ma diversamente dalle modalità
d’uso della frequenza d’ingresso e della tensione
da parte dei tradizionali azionamenti PWM (Pulse-
Width Modulation).
Poiché la coppia e il flusso sono i parametri del
motore che vengono controllati direttamente, non è
necessario utilizzare un modu-
latore, come nella tecnologia
PWM, per controllare la fre-
quenza e la tensione. Questo
contribuisce ad accelerare la
risposta dinamica dell’aziona-
mento al variare della coppia.
Seppure esistano diverse soluzioni DTC custom e
commerciali, nel 1994 ABB ne brevettò una sua
versione ottimizzata per il risparmio energe-
tico. Nel DTC di ABB la frequenza di commuta-
zione può variare in funzione del carico, pertanto
la potenza installata viene utilizzata in modo più
completo, senza alcuna dissipazione termica.
Tecnica e principio operativo
Attraverso la tecnologia DTC vengono calcolati i
vettori di tensione da applicare ai capi del motore
direttamente in funzione delle stime di errori di
coppia e di flusso.
Negli azionamenti controllati con tecnica DTC
le variabili di controllo primarie sono la coppia
e il flusso di statore. Il loro valore di riferimento
viene confrontato con quello calcolato attraverso
modelli matematici, i quali ricevono come ingressi
le misure delle correnti e delle tensioni statoriche.
Possono dunque operare senza l’uso dei trasdut-
tori di velocità. La necessità di controllare contem-
poraneamente due grandezze è dettata dalla natura
stessa della macchina asincrona poiché la corrente
assorbita dallo statore è al tempo stesso responsa-
bile del flusso e della coppia.
Il DTC utilizza il flusso e la coppia del motore
come variabili di controllo, riuscendo a ottenere
un maggior grado di precisione rispetto ad altre
tecnologie.
Con la tecnologia DTC l’orientamento del campo
si ottiene senza retroazione, utilizzando un’avan-
zata teoria che si basa su un modello matematico
del motore in corrente alternata capace di calco-
larne la coppia direttamente.
Con la tecnologia DTC non vi è alcun modulatore
né necessità di una tachimetrica o di un encoder
per la retroazione della velocità o della posizione
dell’albero motore. La tecnologia DTC utilizza
velocissimi DSP e avanzati modelli matematici
con riferimento alle modalità di funzionamento
del motore stesso. Il risultato è un azionamento
con una risposta in coppia più veloce e con mag-
giore precisione dinamica di un azionamento in
c.a. o in c.c. n
La definizione che riportiamo in
questa pagina è tratta e parzial­
mente rielaborata dall’autore a
partire dal “Dizionario di Automa­
zione e Informatica Industriale”,
a cura di Armando Martin, pagg.
288, Editoriale Delfino
( ).
Ringraziamo autore ed editore per
la collaborazione.
@armando_martin
DIZIONARIO
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DTC, Direct Torque Control
Gennaio/Febbraio 2016 n Automazione e Strumentazione
Nel controllo degli azionamenti e dei motori elettrici, la tecnologia DTC (Direct Torque Control)
controlla direttamente le variabili del motore “coppia” e “flusso”, oltre a garantire una risposta
rapida alle variazioni del carico motore per assicurare un funzionamento più costante.
LE PAROLE CHIAVE DELL’AUTOMAZIONE
Armando Martin