Presentazione Prelaurea.

1. Implementazione come PFC e
studio fisico degli induttori nel
circuito di alimentazione delle
pompe di calore.
Il materiale presentato è stato ricavato dalle prove eseguite presso l’azienda Ariston
Group con sede operativa in Via Castellazzo 7/9, Cambiago, Milano e sede centrale in
viale Aristide Merloni, Fabriano, Ancona.
Tesi di laurea triennale in Ingegneria Elettronica e Informatica

2. • Il circuito di alimentazione.
• Misure del rumore.
• Matching Test.
• Robustezza dell’inverter.
• Simulazioni sulla tensione del DC Link.
• Conclusioni
Contenuto

3. Il circuito di alimentazione trifase
E1
E3
E2
E= 230 V RMS
L= 25 mH
Inverter: ponte diodi, condensatore DC Link,
convertitore DC/AC.

4. Le problematiche più comuni…
Inverter
 Difficoltà nel controllo del compressore.
 Temperatura del dissipatore.
(si discuteranno nel dettaglio)
Nel caso concreto:
Rumore generato dagli induttori di PFC.
Causato dalla frequenza switching dell’inverter.

5. Rumore degli induttori
Solo in modalità preheating, cioè:
Ventola e compressore spenti.
Inverter eroga corrente.
Analisi qualitativa del problema:
1° Passo - FFT del segnale audio (acquisito tramite lo smartphone).
2° Passo - FFT della corrente negli induttori (tramite sonda e
oscilloscopio).

6. FFT del segnale audio.
Rumore degli induttori
Inverter Ruking

7. Rumore degli induttori
FFT del segnale audio.
Inverter Ariston

8. FFT della corrente attraverso L1 a monte dell’inverter Ruking
Rumore degli induttori

9. Rumore degli induttori
FFT della corrente a valle dell’inverter Ruking

10. Rumore degli induttori
FFT della corrente attraverso L1 a monte dell’inverter Ariston

11. Rumore degli induttori
FFT della corrente a valle dell’inverter Ariston

12. Protocollo di prove per qualificare l’inverter.
Diviso in 2 parti:
 Multiple Startup (4 partenze 0 – 40Hz)
 Frequency Sweep (scalinata sulle frequenze 0 – 100Hz)
Garantisce il corretto controllo del compressore.
Anche l’autonomia della macchina.
Matching Test

13. Matching Test
Multiple Startup
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Frequenza
(Hz)
t (min)
Frequenza

14. Matching Test
Una partenza
Tensione
d’alimentazione
Corrente di fase
Velocità del
compressore

15. Frequency Sweep (High Load)
Matching Test
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 5 1
0
1
5
2
0
2
5
3
0
3
5
4
0
Frequenza
(Hz)
t (min)
Frequenza

16. Frequency Sweep
18Hz 100Hz
Attenzione!!! Scale temporali diverse; osservare l’onda di tensione.

17. Cosa può andare male?

18. Il compressore non parte!!
5 tentativi falliti Timeout
Dopo quanto ripartirà…??
Scarse garanzie sull’autonomia della macchina.

19. Distorsione dell’onda
Tensione di
alimentazione
Corrente di fase
3 * Velocità del
compressore

20. Distorsione dell’onda
Tensione di
alimentazione
Corrente di fase
3 * Velocità del
compressore

21. Derating
Meccanismo di protezione per l’inverter/compressore.
Frequenza alta Aumento delle temperature
Abbassa la frequenza di rotazione.
Fino a 18 giri/secondo ovvero 18 Hz.
Se necessario spegne il compressore.

22. 1. Heat sink (dissipatore)
2. Compressore
3. Perdita di refrigerante.
4. Malfunzionamento delle periferiche.
Derating – Cause possibili

23. Derating – Conseguenza
1. Heat sink (dissipatore)
2. Compressore
3. Perdita di refrigerante.
4. Malfunzionamento delle
periferiche.
Diminuzione della velocità

24. Derating – Ambiente 35°C
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
819 822 825 828 831 834 837 840 843 846 849 852 855 858 861 864 867 870 873 876 879
Heat
Sink
Temperature
(°C)
Frequency
(Hz)
t (sec)
Frequency Heat Sink Temperature
18Hz
Esempio 1

25. 10
20
30
40
50
60
70
80
90
0
10
20
30
40
50
60
70
Heat
Sink
Temperature
(°C)
Frequency
(Hz)
t (sec)
Frequenza Heat Sink Temperature
Derating – Ambiente 35°C
Esempio 2

26. Robustezza dell’inverter
Erogare potenza
Stabilità di frequenza
Evitare surriscaldamenti
(qualsiasi temperatura ambiente esterno)

27. Configurazione sonde
1
2
3
4
5
 PTC1 Resistenza
 K1 Relè
U618 Sensore di
corrente
Temperatura inverter
(cavità interna)
Temperatura
quadro elettrico

28. Temperature
Inverter – Ambiente 35°C, I~ 16,5 A
38.00
40.50
43.00
45.50
48.00
50.50
53.00
55.50
58.00
60.50
63.00
65.50
68.00
70.50
73.00
75.50
0 1 2 3 .
°C
t (ore)
LWT
Resistenza PTC1
Relè K1
Inverter (cavità interna)
Sensore di corrente U618
Quadro elettrico
EWT

29. Parametri del sistema
Inverter – Ambiente 35°C, I~ 16,5 A
82°C
16.4A
3.247 kW
-1
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
66
72
78
84
90
0 1 2 3
A
/
kW
Hz
/
°C
t (ore)
CMP Frequency
TO
THS
AC IN CURRENT
AC IN POWER(kW)

30. Modello del circuito di alimentazione
P= 3 kW
Inverter DC Link

31. Tensione DC Link – L= 25 mH

32. Tensione DC Link – L= 15 mH
Δ V= 20 V

33. Conclusioni
 Utilizzo di un materiale fonoassorbente per ridurre il rumore.
 Partenze fallite in fase di indagine dai fornitori dell’inverter.
 Distorsione della corrente dovuta al PFC attivo spento.
 L’inverter monofase per correnti >18 A in fase di test.
 Induttori da 15 mH per le macchine con corrente nominale >16 A.

34. Fine Grazie per
l’attenzione!