FPGA Model Development of PMSM for Hardware-in-the-Loop Testing System

Abstract

Tato práce se zabývá problematikou Hardware-in-the-Loop (HiL) systémů pro řídící jednotky výkonových měničů. V textu je popsána struktura systému pro simulaci elektrických pohonů v reálném čase a další nutné součásti Hardware-in-the-loop systému. K HiL systému je připojena řídící jednotka z elektrického vozidla bez výkonnové části a pro simulaci elektrických pohonů je zde použita FPGA karta. Na FPGA kartě jsou simulovány všechny časově kritické úlohy. Dále jsou v této práci představeny nutné matematické modely, které běží na real-time PC a počítají všechny nezbytné fyzikální veličiny. V další části práce se zaobírám přímo nastavením HiL, propojením s řídící jednotkou, simulací datových sběrnic a implementací sensorové části. V třetí části této práce jsou matematicky popsány modely, které jsou implementovány na FPGA kartě. Tento model je dále rozšířen, aby zahranoval jevy, které jsou v odvození zanedbány. V závěru práce je model porovnán s reálným měřením.

This thesis deals with the problematic of Hardware-in-the-Loop (HiL) systems for control units of High Power Inverters. The text describes the structure of the system for simulations of electric drives in real-time and other necessary components of the Hardware-in-the-loop system. A control unit from an electric vehicle without High Power Stage is connected to the HiL system and an FPGA card is used to simulate electric drives. All time-critical tasks are simulated on the FPGA card. Furthermore, all necessary mathematical models are presented in this work.They run on a real-time PC and calculate all the necessary physical quantities. In the next part of the work I deal directly with HiL settings, connection with the control unit, bus simulations and implementation of the sensor part. The third part of this work mathematically describes the models that are implemented on the FPGA card. This model is further extended to foreign phenomena that are neglected in the derivation. At the end of the work I compare the model with real measurement.