Modelització, anàlisi i control sense sensor de posició d’un motor síncron pentafàsic d’imants permanents interiors

Abstract

En el present projecte s’han indagat els diferents mètodes de control de motors per tal de trobar-ne un que asseguri el correcte funcionament per a una aplicació de ventilació dins el rang de velocitats de treball d’un motor síncron d’imants permanents pentafàsic. Es desitja que el mètode de control permeti prescindir de qualsevol sensor de posició o velocitat. La principal peculiaritat d’aquest treball és el de treballar amb un motor de més de tres fases, ja que susciten un gran interès pels avantatges que reporten per a aplicacions concretes. Actualment comença a existir un nombre considerable d’articles que tracten de motors polifàsics, però tot i així només s’utilitzen en camps com la generació eòlica, en nàutica, com a injectors de combustible en aeronàutica i actualment en alguns vehicles elèctrics. El fet de tenir més fases aporta principalment fiabilitat, que permet que el motor segueixi funcionant correctament inclús després d’haver sofert fallades en algunes de les seves fases. El fet de que el motor sigui síncron d’imants permanents té a veure amb la seva major eficiència en relació amb el motor d’inducció, que és el més utilitzat avui en dia. Gràcies a les innovacions en l’electrònica de potència i en els microcontroladors avui en dia és possible implantar els motors síncrons d’imants permanents gairebé qualsevol aplicació, fet que pot reportar enormes estalvis energètics en aplicacions amb un funcionament continu i de potència considerable. El procediment seguit en el treball comença per una breu introducció de les característiques que presenten cadascuna de les peculiaritats del motor que es desitja controlar i una menció de l’estat de l’art. A continuació es prossegueix amb la modelització matemàtica del IPMSM per tal de predir el comportament d’aquest en diferents punts de treball. Tot seguit, es comenten les característiques i estratègies que s’han implementat en el convertidor de potència que alimenta el motor per posteriorment seguir amb una explicació de les principals característiques dels mètodes de control de motors que s’han considerat vàlids per a l’aplicació present i una comparació entre ells. També s’ha exposat el muntatge realitzat per a dur a terme la part experimental del projecte i alguns dels càlculs necessaris. Seguidament, s’ha realitzat un anàlisi d’estabilitat en règim transitori del motor a partir de la tècnica del lloc geomètric de les arrels i després s’ha comprovat com es veia afectada l’estabilitat quan el sistema actuava en règim dinàmic a més de fer un anàlisi de sensibilitat per identificar els paràmetres propis del motor o del control que més afecten a l’estabilitat del sistema. A continuació s’ha comparat el comportament teòric del motor amb els resultats obtinguts de la plataforma experimental i s’han justificat les diferències observades. Finalment, s’ha dut a terme l’estudi econòmic i d’impacte ambiental, s’han enumerat les conclusions extretes del treball i s’han mencionat algunes futures línies de treball en relació amb els motors polifàsics.