Desenvolvimento de sistemas de controle para motores de ímãs permanentes para tração de veículos elétricos
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22434 |
Resumo: | This master thesis presents the development of an experimental setup to drive and control of permanent magnet synchronous motors with external rotor. The main characteristics of these electric motors are related to their high power density and high efficiency. Such characteristics are interesting for applications in the traction system of electric vehicles. There are different configurations of motors in the the electric traction system. A topology that has been calling a lot of attention recently is the in-wheel electric motors of electric vehicles. The use of this configuration presents restrictions on obtaining rotor position information, being necessary the use of Hall effect sensors or sensorless control strategies. Usually, permanent magnet synchronous motors that use the classic control approaches using Hall effect sensors present undesirable torque ripples. Thus, in this master thesis, a strategy will be applied to estimate the speed and position based on the information from Hall effect sensors. These variables are applied in the vector control technique. Sensorless control strategy based on current state observers and back electromotive forces in the stationary reference frame is applied as an alternative control method in case of failure in the position sensors. Finally, simulation and experimental results validate the theoretical analysis developed and demonstrate the performance of the control techniques applied to the permanent magnet synchronous motors. |
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Desenvolvimento de sistemas de controle para motores de ímãs permanentes para tração de veículos elétricosDevelopment of control systems for permanent magnet machines for traction of electric vehiclesMotor síncrono de ímãs permanentesVeículos elétricosSensores de efeito HallControle vetorialEstratégia sensorlessPermanent magnet synchronous motorElectric vehiclesHall effect sensorsVector controlSensorless strategyCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis master thesis presents the development of an experimental setup to drive and control of permanent magnet synchronous motors with external rotor. The main characteristics of these electric motors are related to their high power density and high efficiency. Such characteristics are interesting for applications in the traction system of electric vehicles. There are different configurations of motors in the the electric traction system. A topology that has been calling a lot of attention recently is the in-wheel electric motors of electric vehicles. The use of this configuration presents restrictions on obtaining rotor position information, being necessary the use of Hall effect sensors or sensorless control strategies. Usually, permanent magnet synchronous motors that use the classic control approaches using Hall effect sensors present undesirable torque ripples. Thus, in this master thesis, a strategy will be applied to estimate the speed and position based on the information from Hall effect sensors. These variables are applied in the vector control technique. Sensorless control strategy based on current state observers and back electromotive forces in the stationary reference frame is applied as an alternative control method in case of failure in the position sensors. Finally, simulation and experimental results validate the theoretical analysis developed and demonstrate the performance of the control techniques applied to the permanent magnet synchronous motors.Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Geração Distribuída de Energia Elétrica (INCT-GD)Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma bancada experimental ao acionamento e controle dos motores síncronos de ímãs permanentes com rotor externo. As principais características desses motores estão relacionadas a sua elevada densidade de potência e alta eficiência. Tais características são interessantes para aplicações no sistema de tração de veículos elétricos. Assim, existem diferentes configurações de alocação dos motores no sistema de tração elétrica. Uma topologia que vem chamando bastante atenção recentemente é o uso de motores inseridos no interior das rodas dos veículos elétricos. A utilização dessa configuração apresenta restrições quanto a obtenção da informação da posição do rotor, sendo necessário a utilização de sensores de efeito Hall ou estratégias de controle sensorless. Usualmente, motores síncronos de ímãs permanentes que utilizam as abordagens clássicas de controle utilizando sensores de efeito Hall apresentam ondulações de torque indesejáveis para a aplicação no sistema de tração elétrica. Desse modo, nesta dissertação será aplicado uma estratégia para estimar a velocidade e a posição a partir da informação dos sensores de efeito Hall, para em seguida serem utilizadas em conjunto com a técnica de controle vetorial. Como método de controle alternativo caso ocorra alguma falha nos sensores de posição, será aplicado uma estratégia de controle sensorless baseada em observadores de estados das correntes e forças contraeletromotrizes no referencial estacionário. Por fim, resultados de simulação e experimentais validam a análise teórica desenvolvida e demonstram o desempenho das técnicas de controle aplicadas aos motores síncronos de ímãs permanentes.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaVieira, Rodrigo Padilhahttp://lattes.cnpq.br/7274686165301866Massing, Jorge RodrigoEckert, Paulo RobertoLazzari, Thiago2021-10-18T13:54:42Z2021-10-18T13:54:42Z2020-02-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/22434ark:/26339/001300000jv7xporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-10-19T06:02:12Zoai:repositorio.ufsm.br:1/22434Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2021-10-19T06:02:12Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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This master thesis presents the development of an experimental setup to drive and control of permanent magnet synchronous motors with external rotor. The main characteristics of these electric motors are related to their high power density and high efficiency. Such characteristics are interesting for applications in the traction system of electric vehicles. There are different configurations of motors in the the electric traction system. A topology that has been calling a lot of attention recently is the in-wheel electric motors of electric vehicles. The use of this configuration presents restrictions on obtaining rotor position information, being necessary the use of Hall effect sensors or sensorless control strategies. Usually, permanent magnet synchronous motors that use the classic control approaches using Hall effect sensors present undesirable torque ripples. Thus, in this master thesis, a strategy will be applied to estimate the speed and position based on the information from Hall effect sensors. These variables are applied in the vector control technique. Sensorless control strategy based on current state observers and back electromotive forces in the stationary reference frame is applied as an alternative control method in case of failure in the position sensors. Finally, simulation and experimental results validate the theoretical analysis developed and demonstrate the performance of the control techniques applied to the permanent magnet synchronous motors. |
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