Control directo del par de un motor de inducción usando un convertidor multinivel - García Lugo, José Raúl (2013)
En la presente tesis se desarrollan estrategias para el control del par de una máquina de inducción usando convertidores estáticos de tipo multinivel. Para ello, se realiza un análisis de los requerimientos impuestos por el esquema denominado Control Directo del Par (DTC, por sus siglas en inglés). Este esquema explota directamente los estados del convertidor que alimenta la máquina para controlar el flujo y el par. Primeramente se presenta una revisión bibliográfica acerca de los trabajos relacionados con el control de las máquinas de inducción mediante el uso de convertidores estáticos de tipo multinivel. Se decide trabajar con el esquema DTC, por las ventajas que presenta sobre otros esquemas en términos de respuesta dinámica, y por su relación directa con los estados de conmutación de los convertidores. Uno de los retos impuestos por el uso de convertidores multinivel para el control directo del par se tiene al momento de decidir las Tablas de Conmutación. Esto debido al gran número de estados de conmutación que presentan los inversores multinivel. Algunas de las investigaciones analizadas no dan información acerca de como se definieron las estrategias de conmutación. En este trabajo se desarrollan estrategias para el control directo del par, usando inversores de 3, 4 y 5 niveles. En la medida de lo posible, se explica la metodología seguida para la selección de los vectores de tensión que configuran las Tablas de Conmutación. Es de destacar que las estrategias de conmutación desarrolladas son independientes del tipo de convertidor utilizado, se asume que el convertidor tiene la capacidad de proveer el vector de tensión que se le solicite. El trabajo está estructurado en cinco capítulos, en el primero se mencionan los trabajos previos relacionados con el tema de tesis, haciendo una síntesis de sus desarrollos y las conclusiones a las que llegaron, agrupándolos por tipo de topología multinivel. En este primer capítulo, también se plantean los objetivos principales del trabajo. En el capítulo dos, se aborda el tema de las máquinas eléctricas, exponiendo sus características principales. Se incluye así mismo un resumen de los métodos mas utilizados para su control. Además, se presenta el modelo de la máquina de inducción que será usado en las simulaciones de la presentadas en el capítulo 4. En el capítulo tres, se presentan los convertidores multinivel, haciendo énfasis en sus ventajas con respecto a los convertidores de 2 niveles. Luego, se detalla la metodología que se siguio para configurar las tablas de conmutación, considerando inversores de 3, 4 y 5 niveles. En el capítulo cuatro, se compara el desempeño de las estrategias DTC multinivel mediante tres pruebas representativas. En la primera, se demanda un tren de par. En la segunda prueba, se demanda un cambio de signo en el par de referencia; primeramente se lleva a la máquina a una determinada velocidad, para posteriormente invertir el sentido de rotación mediante la inversión del signo del par producido. Finalmente, en la tercera prueba se demanda un tren de velocidades, para lo cual se incorpora un lazo de control de velocidad de tipo proporcional integral. Se evalúa cada caso y se analizan sus resultados. En el capítulo cinco, se presentan las conclusiones generales acerca de este trabajo, se hace un resumen de las aportaciones, y se plantean algunos trabajos que pudieran realizarse en base al trabajo expuesto en la tesis.