Projeto e desenvolvimento de um inversor multifásico para aplicações automotivas

Abstract

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um inversor multifásico que pode operar como uma plataforma para acionamento e teste de máquinas elétricas de até 15 fases, além de operar com frequência fundamental de até 1 kHz e frequência de chaveamento de 100 kHz. Portanto, uma topologia de inversor tipo fonte de tensão (VSI) multifá- sico utilizando SiC MOSFETs e componentes aprovados para aplicações automotivas foi projetado e construído. A plataforma desenvolvida é composta por módulos de potência independentes e um módulo de controle com tecnologia que utiliza apenas um único microcontrolador capaz de gerar todos os sinais com modulação por largura de pulsos (PWM). Para validar o projeto, testes experimentais foram realizados com uma máquina de fluxo axial do tipo YASA (Yokeless and Segmented Armature) que pode operar com 3, 5 ou 15 fases e também com conexões multiestrela, um com três sistemas independentes de cinco fases e outro com cinco sistemas trifásicos independentes. A plataforma utiliza modulação Min-Max Injection. Os resultados experimentais mostram que o inversor é capaz de acionar e testar motores multifásicos com um ampla variedade de conexões elétricas utilizando elevadas frequências fundamentais e de portadora. Portanto, a plataforma desenvolvida é uma importante ferramenta que permite o ensaio de máquinas elé- tricas multifase e multiestrela operando sob as mais diversas configurações e condições de operação.

This work describes the development of a multiphase inverter that can operate as a platform for driving and testing electrical machines with up to 15 phases, in addition to operating with a fundamental frequency of up to 1 kHz and a switching frequency of 100 kHz. Therefore, a multiphase voltage source inverter (VSI) topology using SiC MOSFETs and approved components for automotive applications was designed and constructed. The developed platform is composed of independent power modules and a control module with technology that uses only a single microcontroller capable of generating all signals with pulse width modulation (PWM). To validate the project, experimental tests were carried out with a YASA (Yokeless and Segmented Armature) machine that can operate with 3, 5 or 15 phases and also with multi-star connections, one with three independent systems of five phases and another with five independent three-phase systems. The platform uses Min-Max Injection modulation. Experimental results show that the inverter is capable of driving and testing multiphase motors with a wide variety of electrical connections using high fundamental and carrier frequencies. Therefore, the developed platform is an important tool that allows the testing of multiphase and multistar electrical machines operating under the most diverse configurations and operating conditions.