Desarrollo de un sistema de realimentación de corriente vectorial para banco de ensayos de accionamientos eléctricos

Abstract

[ES] Sin duda las máquinas de accionamientos eléctricos son una de las piezas claves en la industria y hasta en nuestra vida diaria, más aún si tenemos en cuenta el reciente auge de los vehículos eléctricos. Es esta la razón por la que se ha decidido poner en marcha un proyecto que implementará un control de realimentación de corriente vectorial por orientación por campo. El proyecto está pensado que para implementarse en el futuro en un banco de ensayos y se pueda usar para mostrar a los alumnos el funcionamiento de este sistema de control. Aunque en este TFG solo se realizará una parte de este proyecto En este TFG se medirán las corrientes de un motor asíncrono y se realizarán los cálculos necesarios para transformar la información en una señal útil que pueda realimentarse al control. Estas medidas y cálculos se realizarán con un microcontrolador. Pero además de implementar un sistema de control es necesario contar con una interfaz que nos permita interactuar con el control, para esto se ha decidido usar un dispositivo móvil gobernado por el sistema operativo Android, que es con diferencia el sistema operativo más usado para dispositivos móviles. Con la aplicación desarrollada se podrá tanto enviar órdenes al sistema de control como mostrar los datos calculados por el microcontrolador en un histórico. Así pues, los puntos clave de este TFG son:  Programar un microcontrolador para que capture la señal de corriente de las fases del estator y del rotor de una máquina de inducción y la procese para convertirla en la señal de realimentación del sistema de control por orientación de campo.  Programar una aplicación de Android que pueda comunicarse con el microcontrolador para hacer de interfaz gráfica, recibiendo las órdenes del usuario para captura de corrientes y enviándolas al microcontrolador y recibiendo de éste los datos capturados y mostrándolos de forma visual al usuario.  Construir el prototipo que nos permita llevar el proyecto la práctica, integrando sensores de corriente, preparando las conexiones con el motor y con aparatos de medida externos y con el microcontrolador.

[EN] Electric machines have become one of the most important elements of the industry and even of our daily life, even more if we keep in mind the continuous growth of the electric vehicle market. This is the main reason why we have decided to develop a project that consists on a feedback control system of vector current, a Field oriented control, to be precise. It is planned to implement this project on a test bench so the students can use it on the future and learn from it. Although only one part of the feedback control system will be covered in this final degree project. In this final degree project we will measure the current of an asynchronous motor and operate to transform the measurements in the feedback information the control system uses. This measures and operations will be made with a microcontroller. But a graphic interface is also needed to communicate with the microcontroller. We will use a mobile device running the Android OS to accomplish this, as Android is by far the most used OS on mobile devices. The application that we will develop will be able to send orders to the control system and also receive the information the microcontroller calculates and show it in a plot. The main aspects of this final degree project are:  Programming a microcontroller so it can measure the stator and rotor phase currents of an inductive machine and calculate with them the feedback signal for the Field oriented control system.  Programming an Android application that will communicate with the microcontroller so it can be the graphical interface. It will receive the orders from the user and send them to the microcontroller and also receive the captured data of the microcontroller and show it in a plot to the user.  Building the prototype so that the project can be put into practice. To build the prototype we will need to integrate current sensors and prepare connections with the inductive motor, external measuring devices and the microcontroller

[CA] Sens dubte les màquines d'accionaments elèctrics són una de les peces claus en la indústria i fins en la nostra vida diària, més encara si tenim en compte el recent auge dels vehicles elèctrics. És esta la raó per la qual s'ha decidit posar en marxa un projecte que implementarà un control de realimentació de corrent vectorial per orientació per camp. El projecte està pensat que per a implementar-se en el futur en un banc d'assajos i es puga usar per a mostrar als alumnes el funcionament d'este sistema de control. Encara que en este TFG només es realitzarà una part d'esta projecte. En este TFG es mesuraran els corrents d'un motor asíncron i es realitzaran els càlculs necessaris per a transformar la informació en un senyal útil que puga realimentar-se al control. Estes mesures i càlculs es realitzaran amb un microcontrolador. Però a més d'implementar un sistema de control és necessari comptar amb una interfície que ens permeta interactuar amb el control, per a açò s'ha decidit usar un dispositiu mòbil governat pel sistema operatiu Android, que és amb diferència el sistema operatiu més usat per a dispositius mòbils. Amb l'aplicació desenrotllada es podrà tant d'enviar ordes al sistema de control com mostrar les dades calculats pel microcontrolador en un històric. Així, doncs, els nuclis d'este TFG són:  Programar un microcontrolador perquè capture el senyal de corrent de les fases de l'estator i del rotor d'una màquina d'inducció i la processe per a convertir-la en el senyal de realimentació del sistema de control per orientació de camp.  Programar una aplicació d'Android que puga comunicar-se amb el microcontrolador per a fer d'interfície gràfica, rebent les ordes de l'usuari per a captura de corrents i enviant-les al microcontrolador i rebent d'estes les dades capturats i mostrant-los de forma visual a l'usuari.  Construir el prototip que ens permeta portar el projecte la pràctica, integrant sensors de corrent, preparant les connexions amb el motor i amb aparells de mesura externs i amb el microcontrolador.