Vector control of a permanent magnet synchronous motor for an electrical kart. Development and implementation

Abstract

[ES] El siguiente proyecto fue implementado el año pasado durante una estancia en el extranjero. Se trata de un proyecto multidisciplinario implementado por seis personas, trabajando en dos grupos de tres, uno enfocado en la placa inversora y el otro en el diseño e implementación del sistema de control. La memoria del proyecto entero se encuentra a continuación, ya que es necesaria la totalidad de esta para la correcta interpretación y comprensión del mismo. Esta memoria documentará el proyecto llevado a cabo durante el primer semestre del máster en ingeniería electrónica en la universidad "University of Southern Denmark". El objetivo de éste es el diseño e implementación de un controlador del par para un motor de imanes permanentes en un kart eléctrico. La memoria recopilará el desarrollo de un inversor trifásico que será utilizado para accionar el motor, así como el diseño del hardware requerido para la comunicación con el inversor y los sensores del kart. También se explicará cómo el par es controlado mediante la transformación de Clarke-Park y controlando iq y id por dos controladores PI que serán implementados dentro de la placa Xillinx Zynq. El controlador descrito en la memoria fue construido y probado en un motor más pequeño y con menor potencia que el de los karts, y se confirmó su funcionamiento adecuado. Desafortunadamente, durante la preparación del testeo del controlador en el motor del kart, ciertos componentes electrónicos sufrieron un cortocircuito por accidente, cosa que detuvo el test. Debido a las limitaciones de tiempo para entregar el informe, la prueba no se pudo llevar a cabo en el motor indicado, ya que la reparación de los componentes electrónicos requería un tiempo superior al restante para finalizar el proyecto. En el momento de entregar este informe, el hardware y el software no han sido probados en el kart y solo se puede suponer que funcionan según lo previsto en base a pruebas de piezas a pequeña escala.

[EN] This project was implemented last year during a stay abroad. It was a multidisciplinar project implemented by six people, working in two groups of three people, one focused in the inverter board and the other one in the control design and implementation. The report of the whole project can be found below, because it is necessary for the correct interpretation and understanding of it. This report will document the 1st semester project for the MSc in Engineering Electronics course at University of Southern Denmark. The objective of the project is to design and build a torque regulating motor controller for a phase modulated AC motor in a gokart. The report will follow the development of a 3-phase inverter which will be used to drive the motor and the design of the required hardware to interface with the inverter and sensors on the gokart. The report will explain how the torque is controlled by using Clarke-Park transformation and controlling iq and id by two PI controllers which will be implemented inside a Xilinx Zynq Evaluation Board. The motor controller described in the report was constructed and tested on a smaller less powerful motor than the gokarts and was confirmed to work as intended. Unfortunately during the preparation of testing the motor controller on the gokarts motor, some electronics were short circuited by accident which halted the test. Due to time constrains for handing in the report, the test was never conducted on the gokarts motor, as repairing the electronics would take too much time to finish. At the time of handing in this report, the hardware and software has not been tested on the gokart and it can only be presumed to work as intended based on small scale part tests.

[CA] El següent projecte va ser implementat l’any passat durant una estància a l’estranger. Es tracta d’un projecte multidisciplinari implementat per sis persones, treballant en dos grups de tres, un enfocat en la placa inversora i l’altre en el disseny i implementació del sistema de control. La memoria del projecte sencer es troba a continuació, ja que és necessària la totalitat d’aquesta per a la correcta interpretació i comprensió d’aquest. Aquesta memoria documentarà el projecte desenvolupat durant el primer semestre del màster en enginyeria electrònica en la universitat "University of Southern Denmark". L’objectiu d’aquest és el disseny i implementació d’un controlador del par per a un motor de imans permanentes en un kart elèctric. La memòria recopilarà el desenvolupament d’un inversor trifàsic que serà utilitzat per accionar el motor, així com el disseny del hardware requerit per a la comunicació amb l’inversor y els sensors del kart. A més a més, s’explicarà com el par és controlat mitjançant la transformació de Clarke-Park i controlant iq i id per dos controladors PI que seràn implementats dins de la placa Xillinx Zynq. El controlador descrit en la memòria va ser construït i provat en un motor més menut i amb menor potència que el dels karts, y es va confirmar el seu correcte funcionament. Malauradament, durant la preparació del testeig del controlador en el motor del kart, alguns components electrònics varen sofrir un curtcircuit per accident, cosa que va detindre el test. Degut a les llimitacions de temps per a entregar l’informe, la prova no es va poder dur a terme en el motor indicat, ja que la reparació dels components electrònics requeria un temps superior al restant per finalitzar el projecte. En el moment d’entregar aquest informe, el hardware i el software no han sigut provats en el kart i sols es pot suposar que funcionen segons el previst en base a proves de peces a petita escala.