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Lead pursuit control of multiphase drives

  • Autores: Cristina Martín Torres
  • Directores de la Tesis: Federico José Barrero García (dir. tes.), Manuel Ruiz Arahal (dir. tes.), Mario Javier Durán Martínez (dir. tes.)
  • Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2020
  • Idioma: inglés
  • Número de páginas: 131
  • Tribunal Calificador de la Tesis: Sergio Luis Toral Marín (presid.), Manuel Ángel Perales Esteve (secret.), José Antonio Aguado Sánchez (voc.), Humberto Henao Fernández (voc.), Jesús Rodríguez Vázquez (voc.)
  • Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Automática, Electrónica y de Telecomunicación por la Universidad de Sevilla
  • Materias:
  • Enlaces
    • Tesis en acceso abierto en: Idus
  • Resumen
    • Los accionamientos multifásicos, compuestos por una máquina eléctrica de más de tres fases alimentada por un convertidor de potencia, han atraído recientemente un importante interés en la comunidad investigadora debido a las ventajas que presentan frente a las máquinas trifásicas convencionales. Este es el caso de la mejor distribución de potencia por fase, la menor producción de armónicos en el convertidor de potencia y, la más importante, la tolerancia a fallos, lo cual significa que la máquina multifásica puede seguir funcionando cuando una o varias fases se pierden, siempre que el número restante de fases sea igual o mayor que tres. Debido a esta alta fiabilidad, los accionamientos multifásicos son especialmente adecuados para aplicaciones relacionadas con los vehículos eléctricos terrestres, marítimos y aéreos) y las energías renovables por razones de seguridad y/o económicas.

      El uso de controladores avanzados y de alto rendimiento en accionamientos multifásicos es particularmente relevante, ya que las estrategias de control convencionalmente aplicadas a los accionamientos trifásicos no terminan de alcanzar un estándar en su extensión al caso multifásico. La razón es la mayor complejidad y número de variables a controlar. En este contexto, los controladores predictivos han encontrado un interesante nicho de aplicación en convertidores de potencia y accionamientos multifásicos debido a su formulación intuitiva y flexible: un modelo del sistema es usado para calcular las predicciones de las variables controladas, que luego se comparan con las referencias impuestas dentro de una función de coste. Esta estrategia permite incorporar varios objetivos de control y restricciones en el proceso de control a través de la función de coste. Sin embargo, es bien sabido que este tipo de controlador sufre de un alto coste computacional y contenido armónico de corriente que limita su aplicación en los accionamientos multifásicos.

      La investigación desarrollada en esta Tesis se centra en la mitigación de las limitaciones citadas siguiendo dos objetivos principales: • La incorporación de observadores de corrientes rotóricas en el controlador predictivo para mejorar así la precisión del modelo predictivo y, consecuentemente, el rendimiento del sistema de control, principalmente en términos de contenido armónico y pérdidas por conmutación en el convertidor de potencia. Un observador de Luenberger es construido para este propósito utilizando una estrategia innovadora de posicionamiento de polos en su diseño.

      • La introducción de un grado de libertad adicional en el controlador predictivo basado en tiempos de muestreo variables e implementado usando el concepto de lead pursuit. El resultado es un controlador novedoso que conduce a una resolución en los tiempos de conmutación más fina en comparación con las técnicas predictivas más convencionales, lo que proporciona una reducción importante en el contenido armónico.

      Las estrategias de control propuestas son validadas mediante simulación y experimentación utilizando un accionamiento compuesto por una máquina de inducción de cinco fases como caso de ejemplo. Los resultados y conclusiones derivadas de esta investigación han sido presentados en cinco trabajos principales publicados en revistas internacionales de alto impacto, los cuales constituyen las contribuciones de esta Tesis por compendio de artículos. Sin embargo, otros trabajos relacionados con la línea de investigación han sido también publicados en artículos de revista y conferencia y en un capítulo de libro.


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