Design av trefase vekselretter og motorkontroller til synkronmotor

Abstract

Oppgaven dokumenterer utviklingen av en vekselretter-prototype og motorkontroller for en børsteløs DC-motor. Prototypen er laget for Revolve NTNU, og skal i fremtiden kunne brukes som styresystem for organisasjonens førerløse racerbil. Målet med oppgaven har vært å utforske muligheten ved å lage et styresystem og tilrettelegge for videreutvikling.

Motorkontrolleren som har blitt utviklet baserer seg på vektorkontroll, som ved hjelp av transformasjoner gjør om et sett med ulineære vekselstrømmer, og representerer disse som lineære likestrømmer. To strømregulatorer har blitt implementert for å regulere statorstrømmene, i tillegg til en PID-regulator for posisjonsregulering.

Det har blitt laget en vekselretter, som er delt opp i to kretskort. Kontrollkortet er designet for å lese måledata og kjøre kontrollalgoritmen, og powerstage-kortet gjør om likestrøm til vekselstrøm ved svitsjing av transistorer.

Rapporten dokumenterer den underliggende teorien og utviklingsprosessen som har ført til de ulike løsningene i systemet. Gruppen har designet en prototype for vekselretting, og har laget en fungerende modell av kontrollsystemet. Det reflekteres også over valg som har blitt tatt, i tillegg til hvordan systemet kan videreutvikles.

This thesis documents the development of an inverter and motor controller prototype for a brushless DC-motor. The prototype is made for Revolve NTNU, and can be used as a steering system for the organization in the future. The scope of the thesis is to explore the possibility of developing a steering system that can be further developed.

The motor controller that has been developed is based on field oriented control which by the use of transforms, converts non-linear ac-currents and represent these as linear dc-currents. Two current controllers have been implemented to control the stator currents, as well as a PID controller for position control.

An inverter has been developed where the system has been divided into two printed circuit boards. The control card will read measurements and run the control algorithm, while the powerstage converts direct current to alternating current by switching transistors.

This thesis documents relevant theory and the development process that has led to the various solutions present in the system. The group has designed a prototype for an inverter, as well as a working model of the control system. Furthermore, it reflects on choices that have been made, in addition to further development of the system.