2026-04-13T06:52:09Zhttps://recercat.cat/oai/requestoai:recercat.cat:2117/3937382025-07-22T18:27:47Zcom_2072_1033col_2072_452951
00925njm 22002777a 4500
dc
Gomà Rebasa, Joan
author
2023-06-23
Aquesta tesi presenta la implementació d'un sistema de control de llaç tancat per a un motor
AC sense escombretes utilitzant un digital twin per al desenvolupament i proves. L'objectiu
d'aquest estudi és dissenyar una estratègia de control fiable i eficient que es pugui utilitzar per
controlar un motor síncron d'imants permanents (Permanent Magnet Synchronous Motor,
PMSM) en diverses aplicacions, com ara vehicles elèctrics, robòtica i sistemes d'energies
renovables.
El primer pas d'aquesta investigació ha estat crear un digital twin que simuli el sistema físic, inclòs el
motor, l'inversor trifàsic, la font d'alimentació i el controlador, mitjançant Simulink. El digital twin s'ha
validat mitjançant un conjunt de senyals de prova i els resultats de la simulació van mostrar un bon
acord amb el comportament esperat del sistema físic.
L'algoritme de control s'implementa mitjançant la modulació d'amplada de pols de vectors espacials
(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM) en combinació amb altres conceptes matemàtics,
com ara Clake i Parke, per simplificar la complexitat del sistema d'equacions restants. Així, s'obté un
control més eficient tant per als càlculs com per a la commutació dels interruptors. La tècnica
SVPWM genera un conjunt de vectors de tensió aplicats al motor per aconseguir la velocitat i el parell
desitjats. L'algoritme de control s'ha optimitzat per obtenir una alta eficiència i una baixa distorsió
harmònica.
Un cop validada la simulació i produint els resultats esperats, es compila el codi del controlador per al
desplegament. Esmenta que el model de controlador Simulink és la interfície de control del motor, on
es mostren les variables a controlar. El rendiment del sistema s'avalua mesurant la velocitat del
motor, el parell i el corrent i comparant els resultats amb la simulació. Els resultats experimentals
demostren l'èxit d'implementació del digital twin, l'estimació dels paràmetres del motor i l'algorisme de
control. El sistema assoleix un bon rendiment dinàmic.
En conclusió, el sistema de control desenvolupat ofereix una estratègia de control fiable i eficient per
als motors sense escombretes d’AC, amb aplicacions potencials en diversos camps. L'enfocament
del digital twin proporciona una manera flexible i rendible de dissenyar i optimitzar el sistema de
control abans d'implementar-lo en un sistema físic. El mètode proposat es pot estendre a altres tipus
de motors i sistemes electrònics de potència.
This thesis presents the implementation of a closed-loop control system for an AC brushless
motor using a digital twin for development and testing. The purpose of this study is to design
a reliable and efficient control strategy that can be used to control a permanent magnet
synchronous motor (PMSM) in various applications, such as electric vehicles, robotics, and
renewable energy systems.
The first step of this research has been to create a digital twin that simulates the physical system,
including the motor, three-phase inverter, power source, and controller, using Simulink. The digital
twin has been validated using a set of test signals and the simulation results showed good agreement
with the expected behavior of the physical system.
The control algorithm is implemented using Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) in
combination with other mathematical concepts, such as Clake and Parke, to simplify the complexity of
the remaining system of equations. Thus, a more efficient control is obtained for both the calculations
and commutation of the switches. The SVPWM technique generates a set of voltage vectors applied
to the motor to achieve the desired speed and torque. The control algorithm has been optimized to
achieve a high efficiency and low harmonic distortion.
Once the simulation has been validated and produces the expected results, the controller code is
compiled for deployment. Mencion that the Simulink controller model is the motor control interface,
where the variables to be controlled are displayed. The performance of the system is evaluated by
measuring the motor speed, torque, and current and comparing the results with the simulation. The
experimental results demonstrate the successful implementation of the digital twin, estimation of the
motor parameters, and control algorithm. The system achieves good dynamic performance.
In conclusion, the developed control system offers a reliable and efficient control strategy for AC
brushless motors, with potential applications in various fields. The digital twin approach provides a
flexible and cost-effective way to design and optimize the control system before implementing it in a
physical system. The proposed method can be extended to other types of motors and power
electronics systems.
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria mecànica::Automoció
Electric motors
Digital twin
Parameter estimation (Signal logging and Parameter tuning)
Brushless AC Motor control
PMSM
Three phase inverter
Control algorithm implementation
Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM).
Motors elèctrics
Digital twin implementation for electric motor control