DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL PREDICTIVO PARA LA MÁQUINA SINCRÓNICA DE IMANES PERMANENTES

Abstract

La masiva utilización de accionamientos de velocidad variable en la industria y en otras aplicaciones, tales como el transporte público, generación de energía eléctrica y robótica industrial llevan a buscar nuevas formas de control, que permitan una operación más precisa. Dado este contexto, este trabajo de tesis presenta una nueva técnica de control para la máquina sincrónica de imanes permanentes accionada por un inversor trifásico convencional de dos niveles. Este tipo de motor eléctrico se utiliza ampliamente en tracción de autos eléctricos e híbridos y en robótica industrial. La técnica de control que se presenta está basada en el control predictivo de alfabeto finito, el que se ajusta muy bien al control de accionamientos con convertidores de estado sólido, dada la naturaleza discreta de la actuación que este tipo de convertidores genera. A diferencia de las técnicas de control clásicas para este tipo de máquina, que utilizan estructuras de control en cascada para separar el control de las variables mecánicas (velocidad angular) de las variables eléctricas (corrientes de estator), la estrategia de control que se presenta incluye el control de velocidad y de corrientes en una sola ley de control, que además incorpora restricciones para dichas variables en forma explícita. El lazo de control se cierra a través de un observador de estado para la máquina, basado en el filtro de Kalman extendido y de orden reducido para reducir la carga computacional, el cual permite lidiar con las condiciones propias de un accionamiento real, por ejemplo, mediciones contaminadas con ruido, efectos no modelados, que de otra forma impedirían el funcionamiento del esquema propuesto. El desempeo de la técnica de control se verifica a través de simulaciones y pruebas experimentales.