Analisi algoritmi di controllo sensorless ad alta efficienza energetica per azionamenti elettrici brushless in applicazioni domestiche

This thesis focuses on permanent magnets synchronous motors issues in home appliance use and proposes solutions, achievable with nowadays low-cost technologies, about the sensorless control and the energy efficiency increase.Purpose of this thesis work is the development of an high efficiency sensorless control, by means of a low cost drive actually in use in this kind of applications. After an introductory analysis about brushless motors and their control strategies, two rotor position estimation methods have been proposed, a stator flux estimator and an extended Kalman filter, then implemented and compared by means of experimental tests. With the aim to reduce the energy demand of nowadays startup procedures during the motor startup in home appliances, two startup techniques have been proposed and implemented. Afterwards electronic converter power losses have been investigated by means of a simulator developed in Matlab/Simulink platform in order to compare discontinuous modulation techniques with respect to the classic vectorial one. Results validation has been achieved using the experimental equipment comprising a refrigerator compressor.

Il presente lavoro di tesi affronta le problematiche legate all’uso dei motori sincroni a magneti permanenti in applicazioni domestiche e propone delle soluzioni, attuabili con le odierne tecnologie a basso costo, sia per quanto riguarda il controllo sensorless che per quanto concerne l’incremento dell’efficienza energetica. Obiettivo del presente lavoro di tesi è lo sviluppo di un controllo sensorless ad alta efficienza energetica sfruttando un azionamento a basso costo attualmente in uso per queste applicazioni. A seguito di un’analisi introduttiva sui motori brushless e le relative tipologie di controllo, vengono proposti due metodi per la stima della posizione, uno stimatore di flusso e un osservatore di Kalman esteso, poi implementati e confrontati mediante prove sperimentali. Con lo scopo di ridurre l’energia richiesta per l’avviamento del motore dalle tecniche di avvio attualmente utilizzate negli azionamenti per elettrodomestici, vengono proposte e implementate due tecniche di avvio. Successivamente è stato eseguito lo studio delle perdite nel convertitore elettronico mediante simulatore sviluppato in ambiente Matlab/Simulink e confrontate le tecniche di modulazione discontinua con quella vettoriale classica. La validazione dei risultati è stata effettuata mediante apparato sperimentale comprendente un compressore per frigorifero.