Esta dissertação tem como objetivo o estudo, implementação, teste e validação de um controlador baseado em FPGA, para um motor CA trifásico de fluxo axial, de 1,8 kW, colocado numa roda (motor in wheel) de um veículo com motor de combustão interna, para a competição Eco-marathon da Shell.

A Eco-marathon é uma competição para equipas de jovens engenheiros, cujo objetivo é fazer um veículo percorrer a maior distância possível com o mínimo de combustível, ou seja, o veículo terá que ser muito eficiente para ter uma boa classificação na competição, o que se torna num incentivo ao desenvolvimento de veículos mais eficientes, económicos e amigos do ambiente.

O método a ser utilizado, para tornar o veículo eficiente, será o método da travagem regenerativa, fazendo, para isso, o motor CA funcionar como gerador durante as travagens (o que provoca um torque resistente ao movimento), e durante os períodos de aceleração ou arranques (picos de potência), funcionar como motor, auxiliando o motor de combustão interna.

A energia proveniente da travagem regenerativa (energia cinética transformada em energia elétrica) é armazenada num sistema de armazenamento de energia (um ultracondensador ou um módulo de ultracondensadores) e é fornecida ao motor CA durante as acelerações ou arranques. Um ultracondensador possui uma densidade de potência elevada, pelo que é capaz de fornecer os picos de potência, para além de armazenar a energia proveniente das travagens regenerativas.

Como interface entre o ultracondensador e o motor existe um inversor trifásico (que aciona o motor).

Quando o motor CA não tem capacidade para transformar toda a energia regenerativa, ou o sistema de armazenamento de energia elétrica está totalmente carregado, os travões hidráulicos prestam auxílio na travagem.

Será utilizado um FPGA onde será implementado o controlador de todo o processo descrito. O FPGA permite uma velocidade de processamento elevada, ao nível do hardware, e a arquitetura a ser desenvolvida será dedicada ao controlo de motores, graças à grande flexibilidade fornecida por esta tecnologia.

Antes de se passar para a implementação do sistema, serão efetuadas simulações em PSIM, para validar o sistema projetado.            

No final dos testes ao sistema, deve concluir-se que o método implementado aumenta a eficiência do veículo, o que permite que este vá mais longe com a mesma quantidade de combustível, no mesmo percurso.