Control FOC aplicado a una máquina de inducción utilizando un inversor ANPC de cinco niveles

Abstract

En este trabajo se estudia el desempeño de un accionamiento de tracción para vehículo eléctrico comparando el caso con un inversor trifásico de dos niveles y un inversor ANPC de cinco niveles utilizando control por campo orientado. Las simulaciones se realizan en el software de simulación eléctrica PLECS mientras que la implementación en el laboratorio se lleva a cabo con la plataforma BRAIn la cual está basada en una DSP + FPGA. Este trabajo se estructura de la siguiente manera, primero se describen las topologías de inversores utilizadas, el modelo matemático de la máquina de inducción y el esquema de control por campo orientado. A continuación, se ajustan los controladores PI de los lazos del control por campo orientado utilizando el software MATLAB y se realiza la simulación del accionamiento con ambos inversores en el software de simulación eléctrica PLECS. Después, se valida el funcionamiento del accionamiento con el inversor ANPC de cinco niveles a través de ensayos de laboratorio, para esto se realizan tres ensayos: arranque, inversión de marcha y estado estacionario. Finalmente, se realiza una comparación del desempeño de los dos inversores en base al contenido armónico, las oscilaciones del torque eléctrico y las pérdidas de los semiconductores de cada inversor. Las pérdidas son calculadas utilizando los modelos térmicos de los IGBT construidos a partir de las curvas características de los dispositivos entregadas en sus respectivos.