Automatización del sistema de obtención de las curvas par-velocidad en motores de reluctancia auto conmutados (SRM) e híbridos (HRM)

Abstract

En la actualidad, los motores de reluctancia autoconmutados (SRM) y algunas de sus variaciones que implementan imanes permanentes en su estructura magnética (motores HRM) son motores que están adquiriendo un gran interés de parte de la comunidad científica debido a las elevadas ventajas que presentan sobre otro tipo de motores más comúnmente utilizados. Esto ha llevado a que grupos de investigación de universidades prestigiosas como el grupo de investigación GAECE de la Universidad Politécnica de Cataluña realicen grandes estudios sobre este motor y se han encontrado con la gran complejidad que presenta el diseño, modelado y control de estos motores. En los últimos años se ha prestado particular interés a la variación de motores de reluctancia que cuenta con imanes permanentes incrustados cerca del entrehierro entre los polos salientes del estator. Para el estudio de este motor, se han enfrentado a la necesidad de obtener resultados de simulaciones de una manera rápida y sencilla, es por ello por lo que se ha trabajado en el proceso de automatización del diseño y simulación estos motores. En el último año, se han logrado grandes avances y se han obtenido buenos resultados en la automatización de la primera parte del proceso de simulación que llamaremos simulación estática, la cual tiene como objetivo determinar el comportamiento magnético de la máquina mediante la utilización de un programa de análisis de elementos finitos para obtener los datos necesarios para poder implementar un modelo dinámico en Simulink. Sin embargo, hasta el momento no se ha desarrollado ninguna forma que permita obtener el comportamiento dinámico de los motores de forma automatizada. Es por ello que el objetivo de este trabajo es el desarrollo de un software que permita obtener la curva par-velocidad de motores SRM y HRM de forma automática, rápida y sencilla, aportando la mayor cantidad de mejoras al proceso de modelado y simulación de estos motores. El desarrollo de este programa se ha realizado en el entorno Matlab/Simulink donde, utilizando un modelo dinámico se ha logrado obtener el comportamiento dinámico de motores de reluctancia e híbridos y a su vez, se logra determinar cuál es la configuración de sus parámetros que ofrece mejores resultados a lo largo de su rango de velocidades. Obteniendo resultados similares o mejores a los obtenidos de forma manual en una cantidad de tiempo significativamente menor.

Nowadays, the switched reluctance motor (SRM) and some of their variations which implement permanent magnets in their magnetic structure (HRM) are electrical machines that are gaining great interest in the scientific community due to the high advantages they present over other types of machines commonly used. This has led to some of the prestigious university’s investigation groups like the Polytechnical University of Catalunya’s investigation group GAECE do great studies of these machines. They have faced with the great complexity present the design, modeling and control of these machines. In the las years, there is a particular interest in a specific switched reluctance motor’s variation that implement permanent magnets located near to the gap and between the stator’s salient poles. To study these machines, investigators has faced with the need to obtain simulation’s results in a fast and easy way, that is why it has worked in the automation process of the design and simulation of these machines. Last year, it has achieved great advances and great results in the automation of the first part of the simulation process named static simulation, which aim to determinate the machine’s magnetic behavior due to a finite element simulation to obtain the enough data to build a Simulink dynamic model. However, until now there’s not any automated way to obtain the dynamic behavior of these machines. That’s why the project objective is to develop of an automatic software that allows us to obtain the torque-velocity curve of SRM and HRM machines in a fast and easy way, with the greatest number of improvements in the model and simulation process of these machines. The program was developed in the Matlab/Simulink environment where, using a dynamic model, it has achieved to obtain the dynamic behavior of switched reluctance machines and their hybrid variations, also, the best parameter configuration for best results in the velocity range can be determined, obtaining similar o better results than the obtained by the manual way, using much less time.