Position sensing for synchronous motor electric drives for low voltage applications

This thesis presents the design and evaluation of position sensing solutions for synchronous motors, with emphasis on six-phase drives operating in low-voltage and safety-critical environments. The reliability of control algorithms such as Field Oriented Control (FOC) and Vector Space Decomposition (VSD) depends strongly on the accuracy and robustness of rotor position feedback. After reviewing key industrial sensor technologies, the study focuses on two complementary hardware strategies to enhance signal integrity and redundancy: analog signal replication using linear optocouplers, and differential amplification of sin/cos signals. Both circuits are designed and simulated to ensure proper isolation, gain control, and noise filtering. Results confirm that these solutions effectively maintain signal quality across isolation barriers and noisy environments, supporting the implementation of high-performance and redundant position sensing in modern multiphase motor drives.

Questa tesi presenta la progettazione e la valutazione di soluzioni di rilevamento della posizione per motori sincroni, con particolare attenzione agli azionamenti esafase operanti in ambienti a bassa tensione e critici per la sicurezza. L'affidabilità di algoritmi di controllo come il controllo a orientamento di campo (FOC) e la decomposizione nello spazio vettoriale (VSD) dipende fortemente dall'accuratezza e dalla robustezza del feedback di posizione del rotore. Dopo aver esaminato le principali tecnologie di sensori industriali, lo studio si concentra su due strategie hardware complementari per migliorare l'integrità e la ridondanza del segnale: la replicazione del segnale analogico tramite optoaccoppiatori lineari e l'amplificazione differenziale dei segnali seno/coseno. Entrambi i circuiti sono progettati e simulati per garantire un isolamento adeguato, il controllo del guadagno e il filtraggio del rumore. I risultati confermano che queste soluzioni mantengono efficacemente la qualità del segnale anche in presenza di barriere di isolamento e ambienti rumorosi, supportando l'implementazione di un rilevamento della posizione ridondante e ad alte prestazioni nei moderni azionamenti per motori multifase.