CONTROLLO SENSORLESS DI MOTORI SINCRONI A MAGNETI PERMANENTI SUPERFICIALI CON TOLLERANZA ALLE INTERRUZIONI DI RETE

Abstract

Il presente studio si è proposto di individuare delle tecniche di ripresa al volo fondamentali per l'inizializzazione del controllo ad orientamento di campo sensorless passivo in condizioni di rotazione di un motore sincrono a magneti permanenti superficiali a valle di interruzioni della rete di alimentazione dell'azionamento. Nel caso del controllo con sensori di posizione la procedura di inizializzazione del controllo non presenta particolari problematiche in quanto si dispongono delle misure di posizione e velocità. Nel caso dei metodi senza sensori di posizione, la situazione è più complicata poiché la stima della posizione e della velocità si basano sulle risposte elettriche del sistema e pertanto tali informazioni possono essere note solo dopo l'abilitazione dell'inverter. Tuttavia, l'abilitazione dell'inverter in assenza di tali grandezze può comportare la nascita di elevate correnti transitorie. Di conseguenza si sono individuati metodi di ripresa al volo compatibili con l'osservatore passivo utilizzato nella tesi. Tali metodi si possono suddividere in due categorie a seconda che questi richiedano o non richiedano l'utilizzo di sensori di tensione. Nel caso del metodo con sensori di tensione l'inizializzazione viene fatta avvalendosi delle misure di tensione. Invece, i metodi senza sensori di tensione prevedono l'abilitazione dell'inverter per ricavare le condizioni iniziali di posizione e velocità. Tutti questi metodi sono stati implementati su Simulink e dai risultati ottenuti si è constatato come il metodo più efficace sia quello denominato 'resistenza virtuale'. Pertanto tale metodo è stato implementato sperimentalmente. I risultati sperimentali hanno mostrato come l'implementazione di questa tecnica di ripresa al volo consenta di ottenere correnti di inserzione trascurabili soprattutto se comparate con il caso senza ripresa al volo.

The aim of this thesis is to identify flying start methods that are crucial when it comes to initialize a sensorless field oriented control on rotational condition of surfaced mounted permanent magnet synchronous machines following power supply interruptions of the drive. For sensored control, the inizialization can be executed flawlessly thanks to the availability of speed and position measurements. Instead, for sensorless control the scenario becomes significantly more complex due to the fact that speed and position estimations are based on electrical responces of the system. Consenquently, these informations can be known once the invert has been enabled. However, enabling the inverter in such circumstances may result in dangerous inrush currents. Therefore in the thesis were analyzed flying start methods suitable for the passive observer used in the sensorless control. Such methods can be divide into 2 categories depending on the presence of the voltage sensor: flying start methods with voltage sensors and flying start methods without voltage sensors. For what concerns the methods that includes voltage sensors, it is possible to initialize the control by taking advantage of the voltage measurements. Instead for those methods that do not require voltage sensors, the inverter must be enabled in order to obtain the intial conditions for speed and position. All these flying start methods were implemented in Simulink and based on simulations the virtual resistance method proved to be the most effective one. For this reason it was decided to implement it in a real setup. As a result of the implementation of the virtual resistance method, we obtained smaller currents once the field oriented sensorless control had been retablished with the correct initial conditions.