Análisis de técnicas de control sensorless aplicadas a la estimación de velocidad en máquinas asíncronas

Abstract

Este trabajo fin de Master se centra en el estudio detallado de los distintos métodos o técnicas de estimación de la velocidad del rótor de una máquina de inducción. Se desarrolla el modelo matemático de una máquina de inducción. Se analizan los fundamentos de los métodos del control por campo orientado obteniéndose así el esquema del control vectorial indirecto de una máquina de inducción en campo orientado. Posteriormente, se analizarán los resultados de simulación obtenidos con este control. Se analizan los fundamentos de una técnica de control no lineal conocida como control directo del par (DTC). Se analizarán varios métodos de este control “DTC clásico, DTC con modulación SVM”. Posteriormente, se analizan los resultados de las simulaciones obtenidos con los tres métodos a fin de mostrar sus ventajas e inconvenientes. Se describen y analizan distintas técnicas de estimación de la velocidad. A continuación, se obtienen las ventajas e inconvenientes de cada técnica con los distintos métodos de control estudiados, basándose en los resultados de las simulaciones. También se estudiarán los efectos causados en la estimación de ciertos parámetros como: el tiempo de muestreo, el método de integración, la medida de tensiones, las variaciones de los parámetros de la máquina de inducción y los efectos sobre los controladores y estimadores de velocidad de variaciones de la máquina de inducción y los efectos sobre los controladores y estimadores de velocidad de variaciones sobre la zona de trabajo sobre la zona de trabajo de la máquina. De las conclusiones obtenidas al analizar cada método de estimación contra su robustez frente a las variaciones de los parámetros de la máquina asíncrona se extraerán las técnicas más interesantes con las mejores prestaciones para determinas aplicaciones reales.

This master thesis focuses on a detailed study of the different methods to estimate the rótor speed of induction machine based on state equations. The mathematical model of an induction machine is developed. The fundamentals of the methods of field-oriented control scheme thus obtaining the indirect vector control for induction machine field oriented are analyzed. Subsequently, the simulation results obtained will be analyzed with this control. The fundamentals of nonlinear control technique known as direct torque control (DTC) are analyzed. Several methods of this control will be analyzed "classical DTC, DTC with SVM modulation". Subsequently, the simulation results obtained are analyzed with the three methods in order to show their advantages and disadvantages. The different techniques of speed sensorless estimation are described and analysed. Then, we obtain the advantages and disadvantages of each technique with the different control methods. Based on the results of the simulations are obtained sampling time, the integration method, the measurement of voltages, the variations of the parameters of the induction machine and the effects on the controllers and estimators speed: the effects on the estimation of certain parameters as will also be studied variations of the induction machine and the effects on the drivers and speed estimators variations on the operational range the machine. From the conclusions obtained by analyzing each estimation method against its robustness against variations in the parameters of the asynchronous machine, the most interesting techniques are extracted with the best performance for real applications.