Sensorless Self-Commissioning of Flux Characteristic for Interior Permanent Magnet Synchronous Motors at standstill

Thanks to low losses and a very competitive torque-to-volume ratio, permanent-magnet synchronous motors have been a suitable substitute for conventional induction motors over any speed range for many decades. Despite this, due to their high cost compared to their conventional counterparts they are only used when high working dynamics are required. In the last decade, many industrial applications require sensorless control techniques, both for lower cost and higher reliability to failures. Therefore, it is necessary to design control schemes in such a way as to estimate rotor position without any sensors, such as encoders or others. Such schemes require knowledge of the parameters that describe the magnetic model of the motor to be controlled, particularly the characteristic of the flux linkages with respect to the currents. For this purpose, several estimation techniques are studied in this thesis in the case of a permanent magnet synchronous motor.

Grazie alle perdite ridotte e ad un rapporto coppia/volume molto competitivo, i motori sincroni a magneti permanenti rappresentano ormai da decenni un valido sostituto ai tradizionali motori ad induzione, in un qualsiasi intervallo di velocità. Nonostante ciò, a causa del loro costo elevato rispetto alla controparte tradizionale vengono utilizzati solamente quando si richiedono elevate dinamiche di lavoro. Nell'ultimo decennio, molte applicazioni industriali richiedono tecniche di controllo sensorless, sia per una diminuzione dei costi sia per una maggiore affidabilità ai guasti. È necessario, quindi, progettare schemi di controllo in modo da stimare la posizione del rotore senza l'ausilio di sensori, quali encoder o altri. Tali schemi richiedono, però, la conoscenza dei parametri che descrivono il modello magnetico del motore che si vuole controllare, in particolare la caratteristica dei flussi concatenati rispetto alle correnti. A tale scopo, diverse tecniche di stima vengono studiate in tale elaborato nel caso di un motore sincrono a magnete permanente.