:: Gestão de Dissertações de Mestrado Integrado ::

Scientific area: ElectrÃ³nica de PotÃªncia
ImplementaÃ§Ã£o do Conversor de EletrÃ³nica de PotÃªncia para um Sistema de TraÃ§Ã£o baseado no Controlo DTC de Motor AFPMSM para AplicaÃ§Ã£o de Mobilidade ElÃ©trica
Submited 2016-01-22
Student: Jorge Miguel Gomes da Silva Number: 63213 Email: a63213@alunos.uminho.pt
Start date: 15/10/2015

Supervisor:
Name: JoÃ£o Luiz Afonso
Email: jla@dei.uminho.pt

Description:

A indústria e a comunidade científica têm vindo a estudar várias técnicas de controlo de motores de forma a ter respostas satisfatórias a nível de desempenho global das mais variadas estratégias de controlo para serem implementadas em vários sectores de atividade comercial.

Surgiu na década de oitenta uma nova técnica de controlo, nomeadamente a técnica de controlo direto do binário, como forte concorrente ao FOC (Field Oriented Control) apresentando algumas melhorias ao nível da rentabilização dos recursos necessários, o número de variáveis a controlar e principalmente na obtenção de uma melhor resposta a nível de rapidez em obter o binário requerido, o que levou a um interesse imediato generalizado nesta técnica de controlo.

Os motores que são usados e as formas de obtenção das variáveis que são parte integrante e transversal das mais variadas estratégias de controlo também são fatores que são estudados de forma individual ou em conjunto.

Esta dissertação pretende expor de forma elucidativa a implementação e substituição da técnica de controlo existente, mais precisamente o FOC no sistema de tração elétrica do CEPIUM (Carro Plug-In da Universidade do Minho), sendo para isso feito um estudo das principais técnicas de controlo de motores para acionamento de sistemas de tração.

Para a realização deste trabalho foi adotada a técnica de controlo direto do binário (DTC), visto que à partida é a que apresenta maiores vantagens, tais como uma maior rapidez na obtenção do binário requerido.

Neste trabalho foi realizado previamente a simulação e modelação de todo o sistema recorrendo à ferramenta de simulação de eletrónica de potência PSIM, fazendo uma aproximação o mais possível da realidade, com a introdução dos parâmetros reais do motor, bem como outros elementos constituintes do sistema.

De forma a implementar a técnica de controlo do motor recorreu-se a um DSP (digital processor signal), nomeadamente a Texas Instruments TMS320F28335, explorando as capacidades oferecidas por esta plataforma, utilizando o ambiente de programação Code Composer Studio.

O inversor de potência, conversor CC-CA (Corrente Contínua-Corrente Alternada), que aciona o motor através dos sinais provenientes do DSP teve como semicondutores IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) que foram montados em placas de PCB (Printed Circuit Board) desenhadas com recurso ao programa PADS.

No que toca à implementação experimental em bancada foi usado um motor síncrono de ímanes permanentes de fluxo axial (AFPMSM) com uma potência de 30 kW, esta tipologia de motores é uma mais-valia para este trabalho por se tratar de uma área em desenvolvimento nos últimos anos, com expansão de utilização em baixa e média potência e possuir características fortes para substituir os motores de indução dentro desta gama de potência, por reforçar a alta densidade de potência entre outros fatores.

A contribuição maior deste trabalho foi a incorporação desta técnica de controlo num veículo elétrico real ao dispor do GEPE (Grupo de Eletrónica de Potência e Energia) da Universidade do Minho onde todo este trabalho foi realizado.

Objectives:

Pretende-se implementar uma nova técnica de controlo ao motor elétrico que aciona o CEPIUM (Carro Elétrico Plug-In da Universidade do Minho). Inicialmente pretende-se identificar as principais técnicas de controlo que podem ser aplicadas ao controlo de motores elétricos para o acionamento de sistemas de tração. Seguidamente pretende-se o estudo aprofundado e simulação da técnica de controlo DTC com recurso à ferramenta de simulação PSIM. Por fim pretende-se a implementação da técnica de controlo anteriormente apresentada num sistema de controlo digital baseado em DSC. Este trabalho envolverá as seguintes tarefas:

Pesquisa bibliográfica sobre o "estado da arte" dos motores síncronos de ímanes permanentes de fluxo axial, dos sistemas de controlo e dos conversores de eletrónica de potência utilizados em veículos elétricos. Abordar os veículos elétricos, e em particular a conversão de veículos convencionais em veículos elétricos. (1 mês)
Pesquisa sobre a técnica de controlo DTC para o inversor que aciona o motor síncrono de ímanes permanentes de fluxo axial. (1 mês)
Estudo, com recurso a simulações computacionais em PSIM, da estratégia de controlo DTC e das topologias aplicáveis ao sistema de acionamento do motor síncrono de ímanes permanentes de fluxo axial utilizado no CEPIUM. (1 mês)
Estudo da plataforma para desenvolvimento do sistema de controlo a ser implementado no veículo elétrico CEPIUM (DSP Texas Instruments TMS320F28335). (1 mês)
Desenvolvimento do Sistema de Controlo (inclui Sistema de Condicionamento de Sinal) para o sistema de tração do CEPIUM. (1 mês)
Implementação da eletrónica de potência necessária para o controlo e acionamento do motor síncrono de ímanes permanentes de fluxo axial do CEPIUM. (2 meses)
Realização de ensaios em bancada do sistema de controlo e de acionamento implementados, e comparação dos resultados experimentais obtidos com resultados de simulação, e com resultados alcançados com outros sistemas de controlo e acionamento (1mês)
Integração do sistema desenvolvido no CEPIUM. (1 mês)
Realização de ensaios do sistema desenvolvido a funcionar no CEPIUM (1 mês)
Escrita da Dissertação de Mestrado. (2 meses)
Escrita de um Artigo Técnico.

Links:
http://www.gepe.dei.uminho.pt/

Keywords:
Controlo Direto do BinÃ¡rio (DTC), Carro Plug-In da Universidade do Minho (CEPIUM), VeÃculos ElÃ©tricos (EV), Motor SÃncrono de Ãmanes Permanentes de Fluxo Axial (AFPMSM)