Simulación y control de la velocidad y par electromagnético de un motor de inducción trifásico: Un enfoque a vehículos eléctricos

Abstract

[EN] In this study we present the results obtained in simulation and control of a three-phase induction motor using MATLAB / Simulink. The analysis includes the study of the transient response of the MTI in open loop and in closed loop using two types of controllers: Direct Torque Control (DTC) and Scalar Control. The most relevant results of this work are obtained when the performance of each controller, whose main objective is to follow the desired speed profile, is assessed, attending to the dynamic responses of the rotor’s mechanical velocity, electromagnetic torque, rotor’s and stator’s magnetic flux and currents, as well as the excitation voltages. Two operation scenarios are considered: in the first case the MTI operates without mechanical load and in the second one it operates as a propulsion system of a vehicle with mechanical parameters close to those of a conventional car. Likewise, it was demonstrated that the DTC provides the system with a more optimal dynamic behavior, minimizing the speed and electromagnetic torque tracking errors, minimizing the ripple in the torque and estimated flow values.

[ES] En este estudio se presentan los resultados obtenidos en simulación y control de un motor de inducción trifásico (MTI) utilizando MATLAB/Simulink. El análisis comprende el estudio de la respuesta transitoria del MTI en lazo abierto y en lazo cerrado utilizando dos tipos de controladores: Control Directo de Par (DTC) y Control Escalar. Los resultados más relevantes de este trabajo se dan al evaluar el desempeño de cada controlador, que tienen como objetivo principal seguir el perfil de velocidad deseado, atendiendo a las respuestas dinámicas de velocidad mecánica del rotor, par electromagnético, flujo magnético y corrientes de estator y rotor, así como de los voltajes de excitación. Se consideran dos escenarios de operación: en el primer caso el MTI opera sin carga mecánica y en el segundo opera como sistema de propulsión de un vehículo con parámetros mecánicos cercanos a los de un automóvil convencional. Así mismo se demostró que el DTC brinda al sistema de un comportamiento dinámico más óptimo minimizando los errores de seguimiento de velocidad y par electromagnético, minimizando el rizado en los valores de par y flujo estimado.