Aportaciones en el control de máquinas multifásicas

Resumen

El interés en los accionamientos multifásicos (más de 3 fases) ha experimentado, recientemente, un importante crecimiento dentro de la comunidad científica. Estos dispositivos electromecánicos han sido propuestos para aplicaciones como sistemas de propulsión eléctrica, donde sus propiedades tales como bajo rizado de par electromagnético, mejor distribución de potencia por fase y tolerancia a fallos pueden ser explotadas. Las estrategias de control empleadas en los sistemas multifásicos se obtienen a partir de las estudiadas para el caso de los accionamientos trifásicos. Así las estrategias de control tradicionales como el control vectorial y el control directo de par han sido extendidos para el caso multifásico. La tecnología multifásica, sin embargo, todavía requiere de un importante trabajo de investigación para conseguir su madurez y superar algunos inconvenientes como la generalización de los esquemas de control para el caso de accionamientos con n fases y el desarrollo de esquemas de control flexibles y robustos en operación normal y post falta que puedan ser aplicados a los vehículos eléctricos (VE). Recientemente, el control predictivo ha sido propuesto como medio de control de corriente demostrando ser una interesante alternativa a los citados esquemas tradicionales y adecuado para aplicaciones donde se requieran una veloz respuesta de corriente y par electromagnético. El principal objetivo de este trabajo consiste en desarrollar avances en el campo de los accionamientos multifásicos para su aplicación final en VE. Para el efecto, se han propuesto controladores robustos de alto desempeño en condiciones normales de operación. El trabajo de investigación se ha enfocado en el control predictivo aplicado en conjunto con accionamientos multifásicos de cinco fases. La acción de control final dependerá de la predicción del comportamiento del sistema para el finito número de acciones que pueden aplicarse. Esta técnica, por lo tanto, requiere de un exacto conocimiento de los parámetros eléctrico del modelo de la máquina. Así, en la primera parte del trabajo se proponen dos algoritmos de estimación de parámetros para conseguir esto. Los resultados fueron obtenidos gracias a un trabajo en cooperación realizado entre los grupos de investigación de las Universidades de Sevilla, Vigo y Liverpool John Moores que ha incluido una estancia del doctorando en la última universidad. Posteriormente, el estudio del control predictivo de corriente fue ampliado considerando la reducción de la tensión en modo común. Ésta puede causar interferencias electromagnéticas y corrientes de fuga que provocan daños en los cojinetes de la máquina. Al reducir la tensión en modo común se consigue un incremento en la robustez del sistema. El nuevo objetivo de control puede cumplirse manteniendo las características del controlador original. El objetivo final es el control del par y velocidad del accionamiento electromecánico. La última aportación consiste en el control predictivo de par considerado como una alternativa más flexible al control directo de par, con el que ha sido comparado para demostrar su viabilidad y propiedades entre la que se destacan su flexibilidad. Los métodos propuestos fueron validados mediante resultados experimentales y comparaciones, además pueden ser extendidos para otros accionamientos multifásicos con un número mayor de fases.