Hardwareová simulace BLDC motoru

Abstract

Diplomová práce se zabývá návrhem simulátoru HIL BLDC motoru pro účely vývoje a testování. Je zde popsán princip fungování BLDC motoru a senzorů, které lze použít k jeho řízení. Důraz je kladen zejména na motory řízené Hallovými sondami. Dále je popsán jednoduchý model samotného motoru a jeho řízení. Součástí práce je i analýza možných poruch těchto motorů a následné řešení, jak tyto chyby realizovat pomocí elektrického zapojení. Výsledkem je elektrické schéma simulátoru, který nahrazuje HIL BLDC motor se všemi senzory. Simulátor imituje třífázový motor zapojený do hvězdy. Simulátor vytváří signály senzorů odpovídající otáčejícímu se motoru. Lze na něm nastavit simulovaný příkon až 200~W. Celý obvod je řízen pomocí mikrokontroléru, se kterým lze komunikovat pomocí rozhraní UART. Simulátorem je možné vyvolávat různé poruchy, které mohou vzniknout na samotném motoru i na použitých senzorech. Příkladem poruch motoru je zkrat části vinutí.

Master thesis is about design of a HIL BLDC motor for development and testing purposes. The principle of BLDC motor and sensors which are used for to control is described. Emphasis is placed especially on motors controlled by Hall sensors. There is described a simple model of the motor itself and its control. Part of this work is also analysis of possible failures of these motors and subsequent solution how to realize electrical scheme that replaces the HIL BLDC motor. Simulator imitates a three-phase wey-powered motor. The simulator generates sensor signals corresponding to the rotating motor. A simulated power output of up to 200~W can be set. Whole simulator is controlled by a microcontroller. Communication with the microcontroller is possible by UART interface. The simulator can create various failures of the motor itself and also failures of the used sensors. Example of the motor failure is a short circuit inside a part of a winding.