Análisis y dimensionado del tren de potencia de un ciclomotor eléctrico

Abstract

El presente proyecto de fin de máster se ha desarrollado con el apoyo del Departamento de Ingeniería Eléctrica y el Centro de Innovación Tecnológica de Convertidores Estáticos y Accionamientos (CITCEA-UPC) en la ETSEIB. El objetivo principal es el análisis y la creación de una herramienta que permita dimensionar y analizar el funcionamiento del tren de potencia de una motocicleta eléctrico de baja potencia. Para poder realizar el modelo se analiza una motocicleta real, de la cual se pueden obtener los datos necesarios gracias a que el CITCEA-UPC ha realizado diferentes proyectos para el fabricante y la moto en cuestión. Tras el análisis, del cual se obtienen los parámetros descriptivos y las fuerzas que actúan en el vehículo, se modeliza el ciclomotor en el módulo Simulink del programa Matlab, utilizando la metodología de REM (Representación Energética Macroscópica). Teniendo el modelo de los componentes físicos del tren de potencia del ciclomotor, se realiza el sistema de control que permita simular la acción del piloto, así como el control del motor a partir dicha acción del piloto. La entrada al sistema será un ciclo de velocidad, esta velocidad será transformada por el sistema de control (acción del piloto) en las fuerzas/par que ha de aplicar el vehículo. A partir del par motor, otro controlador transformará esta señal en los valores de corrientes que se han de aplicar en las fases del motor (PMSM). Estos sistemas de control implican la necesidad de ajustar los controladores PI, para lo cual se emplea el método del lugar de las raíces (root locus method). En primer lugar, el control del motor se realiza saturando la salida al alcanzar el límite de tensión que puede suministrar el inversor. Debido a que la velocidad que se puede obtener mediante este método no es lo suficientemente alta, se realiza el control del motor aplicando debilitamiento de campo, consiguiendo mayores velocidades del vehículo. Por último se fijan unos escenarios que permitan analizar el correcto funcionamiento del modelo, así como la comparación de ambos métodos de control del motor. Respecto a esto, se verifica que gracias al debilitamiento de campo se consigue prácticamente duplicar la velocidad máxima del vehículo, aunque esta será limitada a 80 km/h. Mediante la simulación de un ciclo normalizado se analiza el consumo y la autonomía que tendría el vehículo.