ensayo motor electrico

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Centro Nacional de Investigación y Desarrollo
Tecnológico
Departamento de Ingeniería Electrónica

TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIAS
Control Directo de Par de Un Motor de Inducción
Trifásico con Aplicación a Vehículos Eléctricos.
Presentada por

Alberto Miguel Beltrán Escobar
Ingeniero Electromecánico por el I. T. de Zacatepec
Como requisito para la obtención del grado de:Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica
Director de tesis:
Dr. Gerardo Vicente Guerrero Ramírez
Co-Director de Tesis:
Dr. Abraham Claudio Sánchez
Jurado:
Dr. Manuel Adam Medina - Presidente
M.C. Pedro Rafael Mendoza Escobar - Secretario
Dr. Gerardo Vicente Guerrero Ramírez - Vocal
Dr. Abraham Claudio Sánchez – Vocal Suplente
Cuernavaca, Morelos, México

25 de febrero de 2011Resumen
En este trabajo de tesis se aborda el estudio, diseño e implementación del control directo de par para
un motor de inducción trifásico (MI) tipo jaula con el objetivo de lograr un seguimiento de
trayectorias de velocidad impuestas a un vehículo eléctrico (VE). El diseño del controlador de
velocidad se basa en los métodos y técnicas que centran su objetivo de control en la variación delpar
electromagnético del motor mediante la variación de la amplitud y la frecuencia de los voltajes de
alimentación.
Los modelos matemáticos que se utilizan son los siguientes: el modelo del motor de
inducción (sección 2.3), el modelo del vehículo eléctrico (parte mecánica) y el modelo del inversor
trifásico de voltaje (secciones 3.2.1 y 3.2.2). El modelo del inversor considera dispositivos deconmutación ideales con lo que puede ser capaz de entregar la corriente y el voltaje que se le
demande a nivel simulación. Para realizar las pruebas en simulación se consideran un subsistema
conformado por el motor, el inversor y el controlador y el sistema completo que involucra al
vehículo, al motor, al inversor y al controlador (sección 3.2.1), al acoplamiento entre los modelos del
motory el vehículo se le llama modelo unificado. Se realiza el análisis del MI en estado estacionario
y el análisis dinámico.
Mediante las simulaciones en lazo abierto del motor en vacío se lleva cabo un análisis
comparativo entre los valores que se observan en las gráficas y los resultados de los cálculos de
estado estacionario. Se simula el inversor así como el subsistema motor-inversor y elsistema
vehículo-inversor-motor en lazo abierto (sección 3.3). Las simulaciones realizadas para observar la
dinámica del motor de inducción en lazo abierto se realizan mediante un modelo trifásico y se utiliza
una modulación de tipo PWM senoidal para las simulaciones que involucran al inversor trifásico.
Como parte del desarrollo de este trabajo se realiza el diseño del control directo de parutilizando a los modelos matemáticos mencionados (sección 4.3). Para llevar a cabo el diseño del
controlador el sistema trifásico es transformado a un marco de referencia fijo al estator o en
coordenadas bifásicas también conocidas como
(sección 4.3.1). Se realizan las simulaciones
del control directo de par actuando bajo dos trayectorias de velocidad distintas (sección 4.5) y se
presenta unanálisis para los resultados obtenidos. Con el propósito de comparar el control propuesto
se desarrolla un control escalar para el motor de inducción y se simula bajo las mismas condiciones
que el directo de par (sección 4.6).
Las pruebas realizadas en simulación del control directo de par y del control escalar muestran
el desempeño que ambos controladores tienen en cuanto al seguimiento de unatrayectoria de
velocidad y de par que se impone al motor de inducción, en estas simulaciones se incluye el modelo
del VE con el fin de observar el comportamiento dinámico de todo el sistema.
Finalmente se realiza la implementación del control directo de par y se describe el diseño de
los dispositivos electrónicos que se utilizaron así como la programación del algoritmo de control
sobre una...