Desarrollo de un modelo dinámico del motor de inducción y su control implementado en Simulink

Abstract

[ES] Gran parte de la energía eléctrica utilizada en la industria sirve para accionar motores eléctricos, en su mayoría, de inducción. Por tanto, es importante conocer cómo funcionan y qué controles se pueden diseñar para regularlos.

Concretamente, los controles cumplen una función fundamental ya que permiten arranques suaves y consiguen llevar al motor al punto de funcionamiento óptimo. Para poder probar los diferentes controles es imprescindible construir un modelo dinámico del motor de inducción.

A lo largo de este trabajo se llevan a cabo los siguientes estudios:

Implementación en Simulink de un modelo dinámico del motor de inducción, el cual sirve de base para aplicar los controles. Implementación en Simulink de dos controles básicos denominados: control de Arranque lineal con tiempo fijo y control de Arranque a frecuencia de deslizamiento constante. Implementación en Simulink del control Cuasiestático. Implementación en Simulink del control de Orientación de campo. Implementación en Simulink de los controles Cuasiestático y de Orientación de campo modificados para que respondan a consignas de par variable manteniendo la velocidad constante. Una conclusión donde se comparan los diferentes controles exponiendo sus aspectos positivos y negativos.

La metodología utilizada a lo largo de este trabajo consiste en partir desde las consideraciones teóricas y las ecuaciones matemáticas que rigen tanto el modelo dinámico del motor como los controles, posteriormente mostrar paso a paso su implementación en Simulink y finalmente realizar simulaciones utilizando los parámetros de tres motores reales para comprobar la validez de los modelos y observar las diferencias entre los distintos controles.

[VL] Gran part de l'energia elèctrica utilitzada en la indústria serveix per a accionar motors elèctrics, generalment, d'inducció. Per tant, és important conèixer com funcionen i què controls es poden disenyar per a regular-los. Concretament, els controls compleixen una funció fonamental ja que permeten arrencades suaus i aconsegueixen dur al motor al punt de funcionamient òptim. Per a poder provar els diferents controls és imprescindible construir un model dinàmic del motor d'inducció. Al llarg d'aquest treball es realitzen els següents estudis: • Implementació en Simulink d'un model dinàmic del motor d'inducció, el qual serveix de base per a aplicar els controls. • Implementació en Simulink de dos controls bàsics anomenats: control d'Arrencada lineal amb temps xe i control d'Arrencada a freqüència de lliscament constant. • Implementació en Simulink del control Cuasiestàtic. • Implementació en Simulink del control d'Orientació de camp. • Implementació en Simulink dels controls Cuasiestàtic i d'Orientació de camp modi cats per a que responguen a consignes de parell variable mantinguent la velocitat constant. • Una conclusió on es comparen els diferents controls exposant els seus aspectes positius i negatius. La metodologia emprada al llarg d'aquest treball consisteix en partir des de les consideracions teòriques i les equacions matemàtiques que regeixen tant el model dinàmic del motor com els controls, posteriorment mostrar pas a pas la seua implementació en Simulink i nalment realitzar simulacions utilitzant els paràmetres de tres motors reals per a comprovar la validesa dels models i observar les diferències entre els distints controls.

[EN[] A huge part of the electrical energy used by industries is destinated to power induction motors. For this reason, it is crucial to understand how do they work and wich controls could be implemented in order to regulate them. Speci cally, controls play a key role because they produce soft starts and they allow the motor to operate at its optimal duty point. In order to test diferent controls, it is necessary to develop a dynamic model of the induction motor. The following studies have been carried out throughout this work : • Simulink implementation of a dymamic model of the induction motor. • Simulink implementation of two basic controls called: Lineal start with xed time control and Constant slip frequency start control. • Simulink implementation of the Quasi-static control. • Simulink implementation of the Field oriented control. • Simulink implementation of the Quasi-static modi ed control and the Field oriented modi ed control. These modi ed controls respond to a variable torque signal keeping rotor speed constant. • A conclusion where diferent controls have been compared explaining the bene ts and negative aspects of each one. The methodology used throughout this work consists in: rst, explain the theoretical considerations and the mathematical equations wich describe the dynamic model, and the controls; then, show their Simulink implementation step by step and nally, simulate with three real induction motors parameters in order to check the validity of the models and compare the controls.