Driver FOC V3 - Proyecto de Título

Sobre este proyecto

Este proyecto representa la culminación de mis estudios y materializa el objetivo que me impulsó a comenzar la carrera: crear un controlador de motores brushless que superara las limitaciones de los ESC comerciales, basado en el Control Orientado a Campo (FOC).

El diseño V3 fue una respuesta directa a las lecciones de los prototipos anteriores, especialmente de la falla crítica de la V2. El hardware se concibió con tres pilares: rendimiento, seguridad y facilidad de depuración. Se integró un potente microcontrolador STM32F743 directamente en la PCB, rodeado de una etapa de potencia capaz de manejar hasta 200A continuos y un sistema de protección por hardware para evitar fallas catastróficas.

El firmware fue desarrollado desde cero utilizando las librerías HAL de STM32. La arquitectura se centra en una rutina de interrupción de alta prioridad que se ejecuta a 48 kHz, responsable de todo el lazo de control FOC. Dentro de esta rutina se realizan la adquisición de datos del encoder y los sensores de corriente, las transformadas de Clarke y Park, la ejecución de los controladores PI de corriente y velocidad, y finalmente la generación de las señales PWM mediante Modulación de Espacio Vectorial (SVM).

Tras un año de trabajo, el proyecto fue defendido el 31 de marzo de 2025, obteniendo la calificación máxima. Este driver no solo es una solución funcional, sino el testimonio de un ciclo completo de investigación, desarrollo y perseverancia.

Características Clave

• Firmware FOC de Alta Frecuencia (48 kHz): Implementación de un lazo de control en tiempo real que ejecuta las transformadas de Clarke, Park y SVM, junto con controladores PI para los lazos de corriente y velocidad, todo dentro de una interrupción de ~20µs.
• Etapa de Potencia de 200A con Protección Hardware: Puente MOSFET trifásico con transistores BSC011N03LSI en paralelo y drivers UCC27211. Incluye puertas lógicas AND como 'ENABLE' de hardware, una medida de seguridad crítica para desactivar el puente.
• Diseño de PCB Integrado y Optimizado: Placa de 4 capas con el microcontrolador STM32F743 integrado, un árbol de alimentación robusto con múltiples reguladores (12V, 5V, 3.3V) y conectores dedicados para programación (SWD) y depuración con analizador lógico.