Dissertação

{en_GB=Development and Integration of a Speed Observer for the Direct Torque Control of an Electric Propulsion System for an Electric Vehicle} {} EVALUATED

{pt=Esta dissertação surge com a necessidade do projeto VIENA (Veículo Inteligente Elétrico de Navegação Autónoma) de implementar controlo de binário num motor de indução sem a instalação de um sensor de velocidade no eixo, resultando no desenvolvimento de um observador de velocidade. Este tem o propósito de ser implementado no veículo elétrico do projeto. Para aquele efeito, obteve-se o modelo em espaço de estados da máquina de indução, a partir do qual é desenvolvido um estimador de corrente. Finalmente é desenvolvido um controlador Pi que utiliza o resultado desta estimação em conjunto com o valor real da corrente para estimar a velocidade mecânica do motor. Duas situações foram consideradas nos testes do observador relativamente ao funcionamento do motor de indução: inicialmente considerou-se uma ligação direta do motor à rede elétrica de forma a realizar os ensaios iniciais do observador, seguido pela introdução de um inversor de tensão. Após a análise do observador de velocidade, seguiu-se o projeto e desenvolvimento do sistema eletrónico para a sua implementação, resultando em dois sistemas distintos. O primeiro contendo equipamento de medição integrado no circuito. O segundo fazendo um pedido de dados à interface do inversor do veículo tirando partido da funcionalidade da comunicação CAN. O segundo sistema foi escolhido devido à sua facilidade de instalação, sendo testada a receção e o envio de mensagens CAN, utilizando hardware e software dedicados para o efeito, de modo a verificar a viabilidade da utilização de mensagens CAN para transmitir os dados do e para o observador. , en=This Master thesis arises from the need for the VIENA (Intelligent Electric Vehicle for Autonomous Navigation) project to implement direct torque control on an induction motor without the installation of a speed sensor on the motor axis, resulting in the development of a speed observer. This is to be implemented in the project’s electric vehicle, a Fiat Seicento Elettra. This need led to the development of the space state model of the induction machine, which was used to develop a current estimator. Finally, to get the speed estimation a PI-controller was developed. This uses the estimated currents in conjunction with the real current values to estimate the motor’s mechanical speed. This was followed by an array of tests on the observer’s performance that included direct on-line startup and inverter integration. Following this validation and in order to implement the observer, two distinct approaches where developed to acquire the motor’s current and voltage data. The first contains integrated sensors to measure these quantities, while the second takes advantage of the CAN communication protocol to request the data directly from the inverter. The second design was ultimately chosen due to its ease of installation, and tested using dedicated hardware and software, which allows for the tracking of incoming and outgoing CAN messages. This was done to verify the use of CAN messages to transmit the speed observer's input and output data. }
{pt=Motor de indução, Controlo, Observador de velocidade, Tração elétrica, Comunicação CAN, en=Induction motor, Control, Speed observer, Electric traction, CAN}

Janeiro 22, 2021, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Paulo José da Costa Branco

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado

ORIENTADOR

Francisco Ferreira da Silva

IDMEC

Investigador