The thesis deals with the design of a permanent magnet synchronous machine controller that isimplemented on an embedded platform to replace the off-the-shelf controller currently being used in theelectric race car of the KTH Formula Student team. Software implementation of the control algorithmwas tested in laboratory environment on the hardware prototype of a 2-level three-phase voltage sourceinverter.Field oriented control and finite control set model predictive control algorithms were implemented insimulation environment. The latter performed better in terms of reducing switching activity and torqueripple, but needs vastly more computational resources due to its nature of being an online optimizationproblem. Trade-off curve of phase current harmonic distortion and switching activity showed that themodel prediction control algorithm performs better in the low frequency range (1-20 kHz). Obtainedsimulation results were used for power electronics component selection.Field oriented control was implemented on a TMS320F28335 DSP. SPI communication was employedto configure gate driver circuits and perform error handling. The DSP program follows interrupt basedorganization and the main control loop runs on the variable frequency of the pulse width modulation.Low voltage test results on three-phase inductive-resistive load showed that the controller outputssinusoidal current. Efficiency measurement, high voltage and motor testing were hindered by interferencefrom the Silicon-Carbide MOSFETs that prohibited correct operation of hardware. / Den här uppsatsen handlar om designen och implementeringen av en motorstyrning för en permanen- magnetiserad synkronmotor, med syfte att ersätta standardmotorstyrningsenheten i KTH Formula Students tävlingsbil. Implementationen av styralgoritmen testades experimentellt tillsammans med en prototyptillverkad frekvensomriktare i labbmiljö. Regleralgoritmer för field oriented control och finite control set model predictive control implementerades och testades i simuleringsmiljö. Den senare algoritmen visade sig prestera bättre i form av lägre vridmomentsoscillationer trots lägre switch-frekvens men den kräver samtidigt mer beräkningskraft. Övertonsinnehållet (THD) i fasströmmarna som funktion av switchfrekvensen undersöktes för de båda regleralgoritmerna, algoritmen för model predictive control gav lägre THD vid lägre frekvenser (1-20 kHz). Simuleringsresultaten användes för att motivera valet av komponenter till frekvensomriktaren. Regleralgoritmen för field oriented control implementerades och testades experimentellt med hjälp av ett utvecklingskort (TMS320F28335) från Texas Instruments. SPI-kommunikation användes för att konfigurera drivkretsana samt för att utläsa felkoder. Experimentalla tester som utfördes på låg spänningsnivå visade att strömmen till lasten var sinusformad. Mätning av verkningsgrad och provning tillsammans med motorn på en högre spänningsnivå gick inte att geno av att de snabba switchförloppen i kiselkarbidtransistorerna störde ut motorstyrningen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-240365 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Zsolt Pap, Levente |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2018:606 |
Page generated in 0.3884 seconds