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POWER MOTOR CONTROL 39 - ELETTRONICA OGGI 480 - SETTEMBRE 2019 Efficienza energetica, un aspetto critico Tra i molti fattori che influenzano i progetti di controllo del motore, c’è una tendenza a lungo termine: l’atten- zione per l’efficienza energetica, in particolare per i sistemi che devono funzionare continuamente o per lunghi periodi di tempo. Oltre a impiegare metodi ba- sati su FOC per migliorare l’efficienza del motore in- terno, algoritmi avanzati assicurano una maggiore ef- ficienza regolando i livelli di potenza in uscita in tempo reale anziché far semplicemente funzionare il motore ad una velocità costante. Inoltre, l’affidabilità e il co- sto sono criteri importanti che aiutano a selezionare il tipo di motore. Queste considerazioni influenzano la scelta sia degli MCU sia dei motori stessi. I team di progettazione stanno iniziando ad adottare motori PMASR (Permanent Magnet-Assisted Synchro- nous Reluctance) e IPM (Interior-Permanent Magnet) nei sistemi di elettrodomestici e in quelli automotive, in particolare per i compressori di condizionatori d’aria e frigoriferi. Sebbene questi motori siano più costosi dei modelli PMS convenzionali, offrono una maggiore efficienza energetica. Il passaggio ai motori basati su IPM richiede anche un software di controllo aggiuntivo per migliorare il funzionamento degli algoritmi FOC del core. Aggiunte fondamentali sono l’algoritmo Maximum Torque per Ampere (MTPA) e l’uso di una funzionalità di stima AT-PLL (Angle-Track Phase-Locked Loop). Soluzioni hardware ottimizzate Sebbene i progetti di motori siano disponibili in molte forme, ciascuno con un diverso insieme di algoritmi di controllo, spesso sono le stesse periferiche hard- ware ad essere utilizzate per interfacciarsi con gli avvolgimenti del motore. MCU e DSC ottimizzati per il controllo motori spesso includono una combinazione di periferiche intelligenti ricorrenti su una varietà di architetture di processore. Gli MCU di controllo motori dovrebbero fornire supporto hardware per la modula- zione PWM (Pulse Width Modulation) e l’inserimento di tempi morti (dead-time). Questa funzione gestisce i numerosi eventi di com- mutazione necessari per fornire un controllo preciso della potenza a ciascuno degli avvolgimenti del mo- tore senza l’intervento diretto del software. Ciò ridu- ce il numero d’interrupt che il core deve eseguire per rotazione. Un ulteriore requisito in molti sistemi è la presenza di un convertitore A/D con risoluzione di 10 oppure 12 bit. Questo è usato per misurare il feedback della tensione di fase del motore e per rilevare situazioni di sovra- e sotto-tensione. Alcuni progetti richiedono E l’uso di amplifica- tori operazionali per condizionare il feedback della corrente di fase del motore prima di inviarlo al convertitore A/D. MCU con amplificatori operazionali e comparatori per rilevare soglie analo- giche integrati permetteranno di ridurre il numero di componenti sulla scheda PCB. Le soluzioni integrate che combinano MOSFET di po- tenza gate driver con MCU/DSC in un unico package riducono l’occupazione di area del PCB, fatto questo che può essere particolarmente importante per i pro- duttori di automobili e di utensili elettrici. Una MCU a 8 bit con controller PWM sarà in grado di soddisfare molte applicazioni di controllo motore di fascia bassa. Ma se è richiesta una maggiore capacità di calcolo, spesso si consiglia di passare a un prodotto simile ma basato su un’architettura a 16 bit. Ad esempio, se il codice per il controllo ad anello chiu- so (closed-loop control) deve elaborare il feedback di tensione e altri segnali campionati provenienti dal convertitore A/D, la necessità di suddividere le opera- Le aziende produttrici stanno iniziando ad adottare motori PMASR e IPM per gli elettrodomestici Vantaggi per i motori ad alta tensione derivanti da controllo FOC di elevata efficienza