Aportaciones al control no lineal de corriente aplicado a accionamientos de inducción de seis fases

Abstract

Las máquinas multifásicas (mayor a tres fases) se han vuelto ampliamente reconocidas como alternativas a los típicos esquemas trifásicos en numerosas aplicaciones, principalmente en aquellas en las que se requieren mayor fiabilidad y disponibilidad (funcionamiento en post-falta). Algunos ejemplos de la adopción de esta tecnología apuntan por un lado al sector industrial, y por otro a sistemas de tracción eléctrica, entre los que se destacan los vehículos eléctricos. Así mismo, recientemente se ha explorado su uso en aplicaciones de energías renovables entre los que se destaca la generación eólica. Desde el punto de vista del control, las estrategias de control aplicadas a máquinas multifásicas, han evolucionado en los últimos años, desde la extensión de los métodos de control escalar, vectorial y control directo de par, utilizados en las máquinas trifásicas, a métodos más sofisticados, tales como los controles no lineales, como el control deslizante y el control predictivo. El principal problema al aplicar el control deslizante es el fenómeno chattering que produce oscilaciones de alta frecuencia en el actuador del sistema y en algunos casos, produce inestabilidad. La solución a este fenómeno aplicado a máquinas de inducción asimétricas hexafásicas será abordado en esta Tesis, siendo esta solución una de las aportaciones de esta Tesis Doctoral. Teniendo en cuenta el enfoque del control aplicado a máquinas multifásicas, los aportes de esta Tesis Doctoral se aplican tanto al control deslizante como al control predictivo, aplicados a la máquina de inducción asimétrica de hexafásica. En primer lugar, se centra en la aplicación del control de modo deslizante y una variante aplicado a máquinas de inducción asimétricas hexafásicas. En segundo lugar, se realiza la aplicación del control predictivo basado en el modelo aplicado a la misma maquina junto a un análisis de estabilidad del mismo. Luego, se realiza un análisis comparativo de la eficiencia a partir de los algoritmos de control no lineal de corriente. Los resultados obtenidos, considerando la eficiencia, son comparados entre sí, mediante un análisis cuantitativo.

Multiphase machines (more than three phases) have become widely recognized as alternatives to the typical three-phase schemes in many applications, mainly in the variables in which greater reliability and availability (operation in post-fault) are required. Some examples of the adoption of this technology point on one hand to the industrial sector, and on the other to electrical traction systems, among which are electric vehicles. Likewise, its use in renewable energy applications has recently been explored, i.e. wind power generation systems. From a control point of view, control strategies applied to multiphase machines, have evolved in recent years, from the extension of scalar, vector and direct torque control methods used in three-phase machines, to more sophisticated methods, such as non-linear controls, such as the sliding mode and predictive control. The main problem when applying the sliding control is the chattering phenomenon that produces high frequency oscillations in the system actuator and, in some cases, produces instability. The solution to this phenomenon applied to six-phase asymmetrical induction machines will be addressed in this Thesis, being this solution one of the contributions of this Doctoral Thesis. Taking into account the control approach applied to multiphase machines, the contributions of this Doctoral Thesis apply to both the sliding control and the predictive control, applied to the six-phase asymmetrical induction machine. First, it focuses on the application of the sliding mode control and a variant applied to six-phase asymmetrical induction machines. Secondly, the application of model predictive control applied to the same machine is carried out together with an analysis of its stability. Then, a comparative analysis of the efficiency is carried out from the non-linear current control algorithms. The obtained results, taking into account the efficiency, are compared to each other, by means of a quantitative analysis.