Studio, sviluppo e validazione sperimentale di un'elettronica front-end per la misura delle correnti di fase di un inverter con sensori a effetto Hall

The following thesis aims to illustrate the internship project carried out at Loccioni company. This project consists in study, development and experimental validation of a front-end electronic board designed for phase current measurement of a three-phase inverter using Hall effect sensors. In particular, sensors with IMC-Hall technology were used. In the first part, the work was contextualized concerning the field in which it fits; subsequently, the functioning of the technology of interest was described, illustrating the main sensor models available in the market with this particular technology and comparing them with the sensors currently in use, namely the current transformers. At a later time, tests were conducted on different IMC-Hall sensors in order to observe their general behaviour and main characteristics. During this phase, software simulations were also carried out on the ferromagnetic shield used with this type of sensor. From the measurements and simulations performed, it was possible to observe how this component plays a crucial role in the correct acquisition by the sensor under examination. After choosing the sensor model to use, the electronic design phase of the board was presented, starting from the schematic up to the layout arrangement and functionality check, once produced. Finally, in the last part, the various tests carried out on the designed electronic board to evaluate its performance are reported.

La seguente tesi ha lo scopo di illustrare il progetto di tirocinio svolto presso l’Impresa Loccioni. Esso consiste nello studio, nello sviluppo e nella validazione sperimentale di una scheda elettronica front-end, destinata alla misurazione delle correnti di fase di un inverter trifase tramite l’utilizzo di sensori a effetto Hall. In particolare, sono stati utilizzati dei sensori con tecnologia IMC-Hall. Nella prima parte, il lavoro è stato contestualizzato rispetto all’ambito in cui si inserisce; successivamente, è stato descritto il funzionamento della tecnologia in questione, illustrando i principali modelli di sensori disponibili sul mercato con questa particolare tecnologia e confrontandoli anche con i sensori attualmente utilizzati, ossia i trasformatori amperometrici. In un secondo momento, sono state eseguite delle prove su diversi sensori IMC-Hall al fine di osservare il comportamento generale e le principali caratteristiche. In questa fase, sono state effettuate anche delle simulazioni software sullo schermo ferromagnetico utilizzato con questo tipo di sensori. Dalle misure e dalle simulazioni effettuate è stato possibile osservare come questo componente assuma un ruolo di fondamentale importanza nella corretta acquisizione da parte del sensore in esame. Dopo aver scelto il modello del sensore da utilizzare, è stata presentata la parte di progettazione elettronica della scheda, partendo dallo schematico fino alla disposizione del layout e alla verifica del funzionamento una volta prodotta. Infine, nell’ultima parte, vengono riportati i diversi test effettuati sulla scheda elettronica progettata per valutarne le prestazioni.