Desenvolvimento de um Controlador com DSP para um Motor CA de 30 kW para o CEPIUM

Abstract

Atualmente existe uma crescente consciencialização para a necessidade de se utilizar fontes de energia renováveis como forma de substituição das fontes de energia não renováveis. Desta forma, os Veículos Elétricos (VE) têm vindo a aumentar a sua posição no mercado automóvel, uma vez que os seus motores são menos poluentes e possuem um rendimento muito superior. O objetivo desta Dissertação de Mestrado foi o de desenvolver um Controlador, constituído por um sistema de controlo e por um sistema de acionamento de um motor síncrono de ímanes permanentes, o qual tem a função de efetuar a tração do CEPIUM (Carro Elétrico Plug-In da Universidade do Minho). O sistema de controlo é implementado com o auxílio de um DSP (Digital Signal Processor), onde é codificado todo o algoritmo de controlo, e onde são gerados os sinais PWM (Pulse Width Modulation) a fornecer ao sistema de acionamento. Nesta Dissertação são apresentados alguns métodos de controlo de motores síncronos, nomeadamente o V/f Constante, o Controlo Direto de Binário (DTC – Direct Torque Control) e, por fim, o Controlo por Orientação de Campo (FOC – Field Oriented Control). O método de controlo selecionado foi o FOC, devido às suas vantagens, para esta aplicação, em relação aos outros métodos estudados. Numa primeira fase, os testes do sistema foram efetuados numa bancada de ensaios por razões de segurança, o que permitiu validar o Controlador implementado. Posteriormente foram efetuados os testes com o Controlador inserido no CEPIUM.

It is currently known that the replacement of non-renewable energy resources (such as fossil fuels), in a sustainable way, is of paramount importance, thus the use of renewable energy resources has increased. In addition, the Electric Vehicles have raised their position on vehicle’s market, since their motors are less pollutant and more efficient then vehicles with combustion engine. The purpose of the presented work is to develop a Controller, composed by a control and actuation system, and by a permanent magnet synchronous motor, which is responsible for the CEPIUM’s (University of Minho Electric Plug-In Car) traction. The control system is implemented with a DSP (Digital Signal Processor), where is coded the control algorithm, and where are generated the PWM (Pulse Width Modulation) signals given to the actuation system. In this Master Thesis are presented some Synchronous Motor control methods, such as V/f Control, Direct Torque Control (DTC) and Field Oriented Control (FOC). The control method chosen to simulate and implement the motor controller was the FOC, because of its advantages, for this application, in comparison to the other presented control methods. On a first approach the system tests were made in laboratory, for safety reasons, to validate the Controller and then it was embedded and tested on CEPIUM.