Innovative low-complexity sensorless control scheme for Delta-wound BLDC motors

This study presents a comprehensive analysis and implementation of a sensorless control scheme for Delta-wound Brushless Direct Current (BLDC) motors. The work begins with the modeling of BLDC motors, detailing both Wye and Delta configurations and highlighting their differences. A conventional sensor-based control strategy, consisting of Six-step switching logic and two cascade control loops for speed and current control, is explored to establish a baseline for performance evaluation. A sensorless control methodology is then developed, adapting an existing technique that leverages back-ElectroMotive Force (bEMF) estimation for Delta-wound configurations. The proposed approach utilizes line-to-line voltage differentials to estimate rotor position, eliminating the need for direct bEMF reconstruction while maintaining computational efficiency. The methodology is validated through a standard industrial development strategy, consisting of Model-In-the-Loop (MIL), Software-In-the-Loop (SIL), and Hardware-In-the-Loop (HIL) testing, ensuring its applicability to real-world conditions. Experimental results confirm the effectiveness of the proposed algorithm in providing reliable rotor position estimation and ensuring stable motor controllability without mechanical sensors.

Questo studio presenta un'analisi completa e l'implementazione di uno schema di controllo senza sensori per i motori a corrente continua senza spazzole (BLDC) con avvolgimento a delta. Il lavoro inizia con la modellazione dei motori BLDC, descrivendo in dettaglio le configurazioni Wye e Delta ed evidenziandone le differenze. Una strategia di controllo convenzionale basata su sensori consiste in una logica di commutazione a sei fasi e due loop di controllo in cascata per il controllo della velocità e della corrente, stabilendo una linea di base per la valutazione delle prestazioni. Viene poi sviluppata una metodologia di controllo senza sensori, adattando una tecnica esistente che sfrutta la stima della forza elettromotrice posteriore (back-ElectroMotive Force, bEMF) alle configurazioni con avvolgimento a delta. L'approccio proposto utilizza i differenziali di tensione da linea a linea per stimare la posizione del rotore, eliminando la necessità di una ricostruzione diretta della bEMF e mantenendo l'efficienza computazionale. La metodologia è stata convalidata attraverso una strategia di sviluppo industriale standard, che consiste in Model-In-the-Loop (MIL), Software-In-the-Loop (SIL) e Hardware-In-the-Loop (HIL), garantendo la sua applicabilità alle condizioni reali. I risultati sperimentali confermano l'efficacia dell'algoritmo proposto nel fornire una stima affidabile della posizione del rotore e nel garantire una controllabilità stabile del motore senza sensori meccanici.