Diseño del control de un motor lineal de reluctancia conmutada y optimización del modelado del motor

Abstract

[ES] Este proyecto trata el control de una máquina lineal de reluctancia conmutada (LSRM, Linear Switched Reluctance Machine) diseñada por la empresa ZELEROS GLOBAL S.L. en Port Sagunt. La máquina tiene como objetivo transportar un vehículo en un recorrido de 60 metros de longitud en línea recta. El control de la máquina se lleva a cabo mediante el modelado del motor en el software Matlab/Simulink. La finalidad de este proyecto es la de obtener una configuración de la pista que maximice la fuerza que se transfiere al vehículo. Para ello, primero se efectúa una optimización que permita conocer el instante óptimo de encendido y apagado de una fase. La segunda etapa del proyecto consiste en obtener la fuerza máxima con diferentes configuraciones de la pista, es decir, distintas combinaciones de máquinas unitarias (mínima máquina que se puede construir) y secciones (formadas por máquinas unitarias) en la pista. La ejecución de estas dos etapas se lleva a cabo mediante el modelado de la máquina eléctrica en Simulink. En dicho modelo se realiza el control de la corriente por medio del método de control por banda fija de histéresis. Se comienza el documento con una breve introducción y una exposición de los objetivos que se pretende alcanzar con este proyecto. Posteriormente, se realiza un estudio sobre el modelo físico del motor y su comportamiento según las condiciones de funcionamiento (corriente, voltaje, inductancia, número de vueltas de las bobinas, etc). Se prosigue con una explicación detallada del modelo Simulink, del código para ejecutar la simulación y del código de optimización. Además, se estudian los efectos de desalineamientos en la máquina. Los últimos pasos son, primero mostrar los resultados de la optimización y del comportamiento del motor, y, por último, mediante el análisis de los resultados hallar la mejor configuración posible de máquinas unitarias y secciones para todo el recorrido de la pista.

[CAT] Aquest projecte tracta el control d’una màquina lineal de reluctancia commutada (LSRM, Linear Switched Reluctance Machine) dissenyada per l’empresa ZELEROS GLOBAL S.L. en Port Sagunt. La màquina té com a objectiu transportar un vehicle en un recorregut de 60 metres de longitud en línia recta. El control de la màquina es duu a terme mitjançant el modelatge del motor en el programari Matlab/Simulink. La finalitat d’aquest projecte és la d’obtindre una configuració de la pista que maximitze la força que es transfereix al vehicle. Per a això, primer s’efectua una optimització que permeta conéixer l’instant òptim d’encesa i apagat d’una fase. La segona etapa del projecte consisteix a obtindre la força màxima amb diferents configuracions de la pista, és a dir, diferents combinacions de màquines unitàries (mínima màquina que es pot construir) i seccions (formades per màquines unitàries) en la pista. L’execució d’aquestes dues etapes es duu a terme mitjançant el modelatge de la màquina elèctrica en Simulink. En aquest model es realitza el control del corrent per mitjà del mètode de control per banda fixa d’histèresi. Es comença el document amb una breu introducció i una exposició dels objectius que es pretén aconseguir amb aquest projecte. Posteriorment, es realitza un estudi sobre el model físic del motor i el seu comportament segons les condicions de funcionament (corrent, voltatge, inductància, nombre de voltes de les bobines, etc). Es prossegueix amb una explicació detallada del model Simulink, del codi per a executar la simulació i del codi d’optimització. A més, s’estudien els efectes de desalineaments en la màquina. Els últims passos són, primer mostrar els resultats de l’optimització i del comportament del motor, i, finalment, mitjançant l’anàlisi dels resultats trobar la millor configuració possible de màquines unitàries i seccions per a tot el recorregut de la pista

[EN] This project deals with the control of a Linear Switched Reluctance Machine (LSRM) designed by the company ZELEROS GLOBAL S.L. in Port Sagunt. The purpose of the machine is to transport a vehicle along a 60-metre long straight line. The control of the machine is carried out by modelling the motor in Matlab/Simulink software. The aim of this project is to obtain a track configuration that maximises the force transferred to the vehicle. To do this, an optimisation is first carried out to determine the optimum instant of switching on and off of a phase. The second stage of the project consists of obtaining the maximum force with different configurations of the track, i.e. different combinations of unitary machines (minimum machine that can be built) and sections (formed by unitary machines) on the track. The execution of these two stages is carried out by modelling the electrical machine in Simulink. In this model, the current is controlled by means of the fixed band hysteresis control method. The document begins with a brief introduction and a statement of the objectives to be achieved with this project. This is followed by a study of the physical model of the motor and its behaviour according to the operating conditions (current, voltage, inductance, number of turns of the coils, etc.). This is followed by a detailed explanation of the Simulink model, the code to run the simulation and the optimisation code. In addition, the effects of misalignment on the machine are studied. The last steps are, first, to show the results of the optimisation and the behaviour of the motor, and finally, by analysing the results, to find the best possible configuration of unit machines and sections for the whole track.