This master thesis presents an analogue peak holder circuit design aimed at facilitating the non-invasive inspection of the ageing process in electric drives. The ageing process of electric drives is a crucial aspect that demands accurate monitoring to ensure their long-term performance and reliability. The proposed peak holder circuit is specifically designed to detect fast and narrow-width pulses of ringing current present in the PWM drive current. By capturing and measuring the peak values of these pulses, the circuit provides valuable insights into the ageing characteristics of electric drives. Experimental results demonstrate the remarkable efficiency of the peak holder circuit in accurately detecting and quantifying the peak values of the ringing current pulses. The circuit exhibits a stable output swing within a specified effective input swing range, with low mean-squared error (MSE) values. This signifies a strong linear correlation between the input and output signals, enhancing the reliability of the ageing detection process. The ability of the peak holder circuit to effectively detect and analyze the ageing process of electric drives offers numerous advantages. By focusing on peak detection, which captures the highest values of the ringing current, the circuit provides a more efficient and targeted approach to inspecting the ageing process. This enables engineers and maintenance personnel to gain crucial insights into the degradation and performance of electric drives, allowing for timely interventions and proactive maintenance. / Detta examensarbete presenterar en nyutvecklad kretslösning för toppvärdesdetektering hos elektriska drivsystem, med målet att underlätta ickeinvasiv övervakning av åldrandesprocessen hos eldrivsystem. Åldrandet hos eldrivsystem är en avgörande faktor som kräver noggrann övervakning för att säkerställa deras långsiktiga prestanda och tillförlitlighet. Den föreslagna kretsen för att detektera toppvärden är specifikt utformad för att detektera snabba och kortvariga ringningar i PWM-modulerade strömmar. Genom att mäta toppvärdena ger kretsen värdefull information om åldrandekaraktären hos eldrivsystemen. Experimentella resultat visar på den enastående effektiviteten hos spetsdetekteringskretsen för att noggrant detektera och kvantifiera toppvärdena hos ringningarna i strömmen. Kretsen uppvisar en stabil utsignal inom ett specificerat ingångsintervall, med låga medelkvadratiska felvärden (MSE). Detta indikerar en stark linjär korrelation mellan ingångs- och utgångssignalerna, vilket förbättrar tillförlitligheten hos åldersdetektionsprocessen. Krestsens förmåga att effektivt detektera och analysera åldrandeprocessen hos eldrivsystem erbjuder flera fördelar. Genom att fokusera på toppvärdesdetektering, som fångar de högsta värdena av ringströmmen, ger kretsen ett mer effektivt och riktat tillvägagångssätt för att inspektera åldrandet. Det möjliggör för ingenjörer och underhållspersonal att få viktig information om nedbrytning och prestanda hos eldrivsystem, vilket möjliggör tidiga insatser och proaktivt underhåll.

This master thesis addresses the control of electric propulsion motors in a marine context. The focus lies mainly on the implementation of field oriented control (FOC) in a field programmable gate array (FPGA). The hypothesis is that FPGAs provide performance advantages over microcontroller-based control solutions by enabling parallel processing. Zparq AB, a startup specializing in electric marine propulsion, serves as the industry partner for this project. They develop sustainable alternatives to traditional fossil fuel powered propulsion, and the aim is to develop every included part of their electric propulsion systems inhouse. That makes the development of an FPGA-based motor control solution relevant to their goal. The research question focuses on how multiple marine propulsion motors can be controlled from a single FPGA. To answer this, the study investigates relevant engineering aspects such as reference frame transformations, motor control strategies, pulse width modulation (PWM) methods and technological aspects of modern FPGA architectures. For developing the motor controller, a Digilent Arty Z7-20 FPGA board is used. In the design process, all included functions are written as code in a hardware description language (HDL). This approach aims at maintaining complete insight in all details of the solution. Two variants of conventional FOC are developed; one with position feedback from an encoder and one sensorless. The developed motor controller is tested by controlling a brushless direct current (BLDC) motor, and the results prove the functionality of the encoder-based variant. They also show a latency of less than 15 microseconds and indicate the feasibility of the chosen approach. The modularity of the FPGA is demonstrated by successfully controlling two motors, using two copies of the developed solution in a single FPGA. A discussion on combining FPGA-based controllers with wide bandgap (WBG) semiconductors is also included, where the main discussed advantage is high switching frequency. In conclusion, the results and insights from the project contribute to future development of FPGA-based motor control solutions, both within Zparq and the research field. The insights regarding the specific chosen approach for the FPGA development can also be useful for similar projects. / Detta masterarbete behandlar styrning av elektriska motorer i ett marint kontext. Fokus ligger huvudsakligen på implementeringen av fältorienterad styrning (FOC) i en ifält-programmerbar grindmatris (FPGA). Hypotesen är att FPGAer erbjuder prestandafördelar jämfört med mikrokontroller-baserade styrlösningar, genom att möjliggöra parallella beräkningsprocesser. Zparq AB, ett startup som specialiserar sig på elektriska marina drivsystem, är industripartner för detta projekt. De utvecklar hållbara alternativ till traditionell fossildriven framdrift och målet är att på egen hand utveckla alla ingående delar i deras elektriska drivsystem. Det gör att utvecklingen av en FPGA-baserad lösning för motorstyrning är relevant inom ramen för deras mål. Forskningsfrågan fokuserar på hur ett flertal motorer för marin framdrift kan styras från en enda FPGA. För att svara på detta undersöks relevanta tekniska aspekter såsom koordinattransformationer, motorstyrningsstrategier, metoder för pulsbreddsmodulering (PWM) samt teknologiska aspekter av moderna FPGA-arkitekturer. För utvecklingen av motorstyrningen används ett Digilent Arty Z7-20 FPGA-kort. I designprocessen formuleras alla inkluderade funktioner som kod i ett hårdvarubeskrivande språk (HDL). Detta tillvägagångssätt syftar till att ha god insyn i hela lösningen, ner på detaljnivå. Två varianter av konventionell FOC utvecklas; en med positionsfeedback från vinkelgivare och en sensorlös. Den utvecklade motorstyrningen testas genom att driva en borstlös likströmsmotor (BLDC) och resultaten visar på den vinkelgivarbaserade variantens funktionalitet. De visar även att fördröjningen är under 15 mikrosekunder, samt på genomförbarheten av det valda tillvägagångssättet. Modulariteten i FPGAn demonstreras genom att framgångsrikt styra två motorer med hjälp av två kopior av den utvecklade lösningen i en och samma FPGA. En diskussion kring att kombinera FPGA-baserad styrning och halvledare med brett bandgap (WBG) är också inkluderad, där den huvudsakliga fördelen som diskuteras är hög switchfrekvens.svis bidrar resultaten och insikterna från projektet till framtida utveckling av FPGA-baserade lösningar för motorstyrning, både inom Zparq och övriga forskningsfältet. Insikterna från det specifika valda tillvägagångssättet för FPGA-utvecklingen kan även de vara användbara i liknande projekt.