Il documento descrive il progetto e la realizzazione di un azionamento per un motore sincrono monofase, evidenziando le considerazioni iniziali e le scelte progettuali. Viene presentato un prototipo che utilizza un microcontrollore per il controllo della potenza e la modulazione PWM per la gestione della tensione sul motore. Infine, si riportano i risultati ottenuti, tra cui un assorbimento di potenza ottimizzato e la possibilità di comandare motori bifase e trifase.

1. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Studio, progetto e realizzazione di un azionamento
per motore sincrono monofase per applicazioni nella
ventilazione
Laureando:Piero Canova
Relatore: prof.S.Bolognani, Correlatore: ing.M.Castiello
Università degli Studi di Padova
26 ottobre 2010
Laureando:Piero CanovaRelatore: prof.S.Bolognani, Correlatore: ing.M.Castiello UniPD
Tesi di Laurea

2. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Dati e considerazioni iniziali
Da dove si parte: Dove si vuole arrivare:
1 Nessun azionamento. 1 Azionamento a basso
2 Motore asincrono a costo.
polo schermato. 2 Utilizzo motore
(η ≈ 30%) brushless monofase
3 Potenza assorbita con rotore a magneti
dall'intero sistema permanenti a 4 poli di
W
≈ 40 @1400 rpm
. statore e 4 di rotore.
Di cui ≈ 6 W 3 Riduzione della
necessari per la potenza totale
rotazione della assorbita (≈ 10 ). W
ventola.
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3. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Topologie alternative
Molte soluzioni in letteratura:
La realizzazione di inverter trifase a basso costo sfrutta una
combinazione delle seguenti soluzioni circuitali:
Utilizzo di raddrizzatore a singola semionda.
Meno di 2 interruttori per fase.
Alimentazione Vdc variabile.
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4. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Un esempio
Un esempio
Dc
Tc
D D D
TA TB TC
VDC Cd vl L C
il ic
vas faseA faseB faseC
+ ias
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5. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Scelte progettuali dell'azionamento:
Descrizione dei blocchi costituenti l'azionamento monofase:
Raddrizzatore a doppia semionda.
Bus DC (singolo ).
Alimentazioni DC.
Microcontrollore (PIC 16LF1937)
Power module (FSB50450) per il comando di potenza del
motore.
Sensore Hall.
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6. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Schema a blocchi del prototipo
Vin Vdc Vpm
AC/DC DC/DC LDO
Vpic
Power Module mC
M
Sensore Hall
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7. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Foto del prototipo realizzato in laboratorio
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8. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Alcune considerazioni:
Pulizia del segnale del
sensore
Posizionamento
sensore Hall
Figura: Motore sincrono
monofase con sensore a
eetto Hall.
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9. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Alcune considerazioni (continua):
Implementazione
dell'inverter a ponte M1 M2
intero adeguato per vm (t )
comandare sia un Vdc A B
motore monofase che
uno bifase. M3 M4
Possibilità di utilizzare
la modulzione PWM
per il comando degli
interruttori. Figura: Schema ideale di
inverter monofase a ponte
intero.
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10. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Modulazione PWM digitale
vP (t )
TOSC
V∗ τ
t
0
Introduce maggiori ritardi rispetto all'analogica.
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11. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Tensione di alimentazione del motore
Figura: Misura della tensione modulata (PWM) con dutycycle = 0, 85.
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12. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Algoritmo di controllo
Per il raggiungimento della velocità desiderata (1400 ): rpm
1 Si imposta un valore del duty cycle relativo alla modulazione
PWM della tensione di alimentazione del motore tale per cui la
velocità di rotazione sia inferiore a quella di regime.
2 Mediante la misura del periodo del segnale del sensore Hall si
aumenta il valore di duty cycle no a portarsi alla velocità di
rotazione stabilita dalle speciche.
Tale procedura corregge eventuali dierenze di velocità dovute alla
posizione del sensore.
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13. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Conclusioni e sviluppi futuri
Mediante l'azionamento realizzato si sono ottenuti i seguenti
risultati:
Potenza assorbita dall'intero sistema ≈ 14 @1400 . W rpm
Ottimizzando i parametri costruttivi del motore, possibilità di
ottenere un assorbimento di ≈ 9 @1400 . W rpm
Possibilità di comandare anche motori bi e trifase.
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14. Dati e considerazioni iniziali Topologie Prototipo Controllo Conclusioni
Grazie per l'attenzione
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