Esquema de control para máquinas de inducción trifásicas basado en el método de control directo de torque usando un convertidor 3L-NPC para aplicaciones de electromovilidad

Abstract

Esta memoria presenta un análisis y optimización del esquema de control DTC (del inglés, Direct Torque Control) tradicional, conocido también como “Hysteresis Band DTC”, haciendo uso de un inversor 3L-NPC (del inglés, Three Level Neutral Point Clamped) para controlar la velocidad de giro de una máquina de inducción trifásica con rotor tipo jaula de ardilla. Con respecto a la estrategia DTC implementada, se utilizan controladores de histéresis de tres y cinco niveles para controlar el flujo de estator y el torque electromagnético respectivamente. Respecto a la tabla de conmutación de vectores, dentro de este trabajo se comparan los desempeños del torque y velocidad del motor, usando las propuestas presentadas en [3] y [4], considerando distintos tiempos de muestreo para la simulación. La implementación del esquema de [4] muestra los mejores resultados para tiempos de muestreo más grandes, en lo que respecta a la respuesta de velocidad del motor. Sin embargo, el torque electromagnético presenta tres grandes problemas: elevados ripples en el torque electromagnético, mal seguimiento de la señal de referencia de torque en estado estacionario y grandes peaks de torque en estados transitorios. Como primer aporte principal de este trabajo, se implementa un criterio para el ajuste de la amplitud del controlador de histéresis de torque eléctrico, que permite reducir el ripple en estado estacionario. Luego, el segundo aporte principal consiste en incluir modificaciones al error de torque eTe , que permiten ajustar el comportamiento de este en los estados transitorio y estacionario [15]. Por último, se muestra una comparación entre la estrategia DTC modificada con los nuevos criterios y la estrategia DTC tradicional de [4], al realizar distintas maniobras como arranques en vacío, arranques con carga nominal, inversión de marcha, entre otras. Los resultados favorecen a la estrategia modificada con los criterios de optimización propuestos, lográndose corregir los problemas presentados en el torque eléctrico del motor y traduciéndose en corrientes de estator con un menor contenido armónico en comparación a su contraparte.