Aufgabenstellung und Ziele
BLDC-Motoren von Multicoptern werden üblicherweise mithilfe eines Mikrocontrollers angesteuert. Dies ist eine sehr einfach Methode, welche mit geringem Aufwand umsetzbar ist.
Eine andere Möglichkeit ist die Ansteuerung der Motoren mittels Field Oriented Control. Dieses Verfahren wird beispielsweise in Elektrofahrzeugen (E-Auto, E-Bike, E-Scooter) eingesetzt, um einen hohen Wirkungsgrad bei annähernder Geräuschlosigkeit des Antriebs zu bewirken.
Die Firma Infineon vertreibt ein Motorboard mit zugehörigem Mikrocontroller und einer Software zur sensorlosen Steuerung eines Motors mittels FOC.
Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer sensorlosen, vektorgesteuerten Motorregelung für das FPGA unter Verwendung des Motorboards.
Grundlagen FOC
Die durch die Spulen erzeugten Magnetfelder addieren sich. Dadurch, und durch unterschiedliche Beschaltung der Spulen, ist es möglich, das Magnetfeld des Stators beliebig von 0° bis 360° auszurichten.
Sowohl der Permanentmagnet als auch die Spulen des Stators erzeugen ein Magnetfeld. Der bewegliche Rotor wird sich an das vom Stator vorgegebenen Magnetfeld durch eine Drehbewegung anpassen.
Durch die Erstellung eines gleichmäßig rotierenden Stator-Magnetfeldes erhält man daher eine gleichmäßige Drehbewegung des Rotors.
Um ein maximales Drehmoment und eine maximale Effizienz des Motors zu erhalten, muss der Stator-Vektor dem Rotor-Vektor 90° vorauseilen.
Stator
Nicht bewegter Teil des Motors bestehend aus 3 Spulen im Abstand von 120°
Rotor
Bewegter Teil des Motors Permanentmagnet
Blockschaltbild
Blockschaltbild nach Analyse der bestehenden Software und der Datenblätter
Space Vector Modulation
Leise
Effizienter Betrieb
Einfacher Austausch des Motors möglich
Einfach Erweiterbar um mehrere Motoren gleichzeitig zu betreiben
Hohe Motordrehzahlen erreichbar
Die nächsten Schritte
Verifikation der PLL
Verifikation des Gesamtsystems
Optimierung der Ressourcennutzung
Erweiterung für Parallelbetrieb von Motoren
Team
Michael Kargl
Projektleitung
Markus Riegler
Technische Leitung
Michael Atzmüller
Entwicklung
Jakob Reiter
Entwicklung
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Projekt -Plakat
