Introducción a la simulación de sistemas dinámicos en Matlab-Simulink a partir de la ecuación diferencial que rige su comportamiento

En este artículo deocente se procede a crear el diagrama de bloques en simulink necesario para simular una ecuación diferencial que modeliza el comportamiento de un sistema, equipo, etc.Sapena Bañó, Á. (2017). Introducción a la simulación de sistemas dinámicos en Matlab-Simulink a partir de la ecuación diferencial que rige su comportamiento. http://hdl.handle.net/10251/85914DE

Simulación del motor de corriente continua en "Matlab-Simulink" a partir de las ecuaciones diferenciales que modelizan su comportamiento

En este artículo se presenta el procedimiento necesario para simular el comportamiento de un motor de corriente continua a partir de las ecuaciones diferenciales que rigen su funcionamiento. En este caso, para modelizar el comportamiento del motor de corriente continua se utilizan dos ecuaciones diferenciales ligadas entre sí. Una referida más propiamente al circuito eléctrico equivalente del motor mientras que la otra ecuación se encarga del comportamiento mecánico del mismo. No obstante, estas ecuaciones no son independientes entre sí, sino que existe un importante vínculo entre ellas tal como se verá en los puntos posteriores quedando patente el fuerte nexo de unión entre el sistema eléctrico y el mecánico.Sapena Bañó, Á. (2017). Simulación del motor de corriente continua en "Matlab-Simulink" a partir de las ecuaciones diferenciales que modelizan su comportamiento. http://hdl.handle.net/10251/84470DE

Desarrollo de técnicas avanzadas de diagnóstico de máquinas eléctricas válidas para cualquier régimen de funcionamiento

El trabajo de investigación se basa en la detección de averías en máquinas eléctricas rotativas, utilizando el análisis de las corrientes estatóricas de la máquina. Para ello se van a utilizar novedosas técnicas matemáticas avanzadas de procesado de señal. Entre las averías que se pretenden detectar destacan la rotura de barras, cortocircuitos entre espiras y excentricidades estáticas, dinámicas y mixtas. Tradicionalmente la detección de estas averías se ha realizado mediante el análisis de corrientes cuando la máquina está funcionando en régimen permanente y muy recientemente se ha comenzado a analizar el régimen transitorio de la máquina. No obstante, en régimen permanente hay averías que son difícilmente detectables debido a que las componentes de fallo dependen en gran medida del deslizamiento que tenga la máquina eléctrica, siendo muy bajo en régimen permanente, sobre todo en máquinas de grandes potencias. Por ello, durante los últimos años, el Grupo de Investigación en el que se va a desarrollar la tesis doctoral ha desarrollado una serie de novedosas técnicas que permiten detectar las averías mediante el análisis de corrientes en régimen transitorio. No obstante, debido a su elevada complejidad computacional, de análisis e interpretación siguen existiendo una serie de inconvenientes que se pretenden mejorar. Uno de ellos, por ejemplo, es la obtención de indicadores que sean válidos tanto en régimen permanente como en régimen transitorio. El siguiente paso en este análisis que se pretende desarrollar en la tesis doctoral, consiste en desarrollar técnicas de diagnóstico a partir de la medida de corrientes en cualquier tipo de régimen (permanente, transitorio e incluso alimentando a la máquina eléctrica a través de convertidores de frecuencia), tanto como para motores como para generadores, mediante una técnica novedosa que consiste en la representación de la corriente en el sistema de referencia rotórico. Para ello se van a analizar las ondas de corriente cambiando el sistema de referencia, pasando de un sistema de referencia estático a un sistema de referencia móvil. El sistema de referencia va a depender de la velocidad de giro de la máquina eléctrica y por tanto del deslizamiento. De este modo, sabiendo que las componentes de avería dependen del deslizamiento, se va a obtener un nuevo sistema de medida y análisis dependiente del deslizamiento en todo momento. Con ello se pretende mejorar los resultados a la hora de obtener un diagnóstico del estado de la máquina eléctrica, así como su aplicación en cualquier régimen de funcionamiento; funcionando en modo motor o generador con diferentes frecuencias de alimentación o generación.Sapena Bañó, Á. (2014). Desarrollo de técnicas avanzadas de diagnóstico de máquinas eléctricas válidas para cualquier régimen de funcionamiento [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39376TESI

Short-Frequency Fourier Transform for Fault Diagnosis of Induction Machines Working in Transient Regime

[EN] Transient-based methods for fault diagnosis of induction machines (IMs) are attracting a rising interest, due to their reliability and ability to adapt to a wide range of IM's working conditions. These methods compute the time-frequency (TF) distribution of the stator current, where the patterns of the related fault components can be detected. A significant amount of recent proposals in this field have focused on improving the resolution of the TF distributions, allowing a better discrimination and identification of fault harmonic components. Nevertheless, as the resolution improves, computational requirements (power computing and memory) greatly increase, restricting its implementation in low-cost devices for performing on-line fault diagnosis. To address these drawbacks, in this paper, the use of the short-frequency Fourier transform (SFFT) for fault diagnosis of induction machines working under transient regimes is proposed. The SFFT not only keeps the resolution of traditional techniques, such as the short-time Fourier transform, but also achieves a drastic reduction of computing time and memory resources, making this proposal suitable for on-line fault diagnosis. This method is theoretically introduced and experimentally validated using a laboratory test bench.This work was supported by the Spanish Ministerio de Economia y Competitividad in the framework of the Programa Estatal de Investigacion, Desarrollo e Innovacion Orientada a los Retos de la Sociedad, under Project DPI2014-60881-R. The Associate Editor coordinating the review process was Dr. Edoardo Fiorucci.Burriel-Valencia, J.; Puche-Panadero, R.; Martinez-Roman, J.; Sapena-Bañó, Á.; Pineda-Sanchez, M. (2017). Short-Frequency Fourier Transform for Fault Diagnosis of Induction Machines Working in Transient Regime. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 66(3):432-440. doi:10.1109/TIM.2016.2647458S43244066

Harmonic Order Tracking Analysis: A Speed-Sensorless Method for Condition Monitoring of Wound Rotor Induction Generators

"(c) 2016 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other users, including reprinting/ republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted components of this work in other works."[EN] This paper introduces a speed-sensorless method for detecting rotor asymmetries in wound rotor induction machines working under nonstationary conditions. The method is based on the time-frequency analysis of rotor currents and on a subsequent transformation, which leads to the following goals: unlike conventional spectrograms, it enables to show the diagnostic results as a simple graph, similar to a Fourier spectrum, but where the fault components are placed always at the same positions, regardless the working conditions of the machine; moreover, it enables to assess the machine condition through a very small set of parameters. These characteristics facilitate the understanding and processing of the diagnostic results, and thus, help to design improved monitoring and predictive maintenance systems. Also these features make the proposed method very suitable for condition monitoring of wind power generators, because it fits well with the usual non stationaryworking conditions ofwind turbines, and makes feasible the transmission of significant diagnostic information to the remote monitoring center using standard data transmission systems. Simulation results and experimental tests, carried out on a 5-kW laboratory rig, show the validity of the proposed method and illustrate its advantages regarding previously developed diagnostic methods under nonstationary conditions.This work was supported by the Spanish Ministerio de Economia y Competitividad in the framework of the Programa Estatal de Investigacion, Desarrollo e Innovacion Orientada a los Retos de la Sociedad under Project (DPI2014-60881-R).Sapena Bañó, Á.; Riera Guasp, M.; Puche Panadero, R.; Martínez Román, JA.; Pérez Cruz, J.; Pineda Sánchez, M. (2016). Harmonic Order Tracking Analysis: A Speed-Sensorless Method for Condition Monitoring of Wound Rotor Induction Generators. IEEE Transactions on Industry Applications. 52(6):4719-4729. https://doi.org/10.1109/TIA.2016.2597134S4719472952

Electrical Machines Laminations Magnetic Properties: A Virtual Instrument Laboratory

"© 2015 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.” Upon publication, authors are asked to include either a link to the abstract of the published article in IEEE Xplore®, or the article’s Digital Object Identifier (DOI).Undergraduate courses in electrical machines often include an introduction to their magnetic circuits and to the various magnetic materials used in their construction and their properties. The students must learn to be able to recognize and compare the permeability, saturation, and losses of these magnetic materials, relate each material to its specific properties, and understand the impact of these properties on the major performance metrics of electrical machines. This paper describes a new test equipment setup and lab guide that helps students achieve these learning goals. The test equipment consists of two transformers of grain-oriented and non-grain-oriented electrical steel, transducers, a data acquisition (DAQ) board and a PC-based virtual instrument. The virtual instrument shows voltage, current, and core flux time waveforms, the rms voltage versus current curves and, most importantly, the lamination material magnetic cycle. Students' laboratory work was organized into a series of experiments that guide their achievement of these magnetic materials-related abilities. Pre- and post-lab exams assessed student learning, which was shown to have increased significantly. Students' opinions of the relevance, usefulness, and motivational effect of the laboratory were also positiveMartínez-Román, J.; Pérez Cruz, J.; Pineda Sánchez, M.; Puche Panadero, R.; Roger Folch, J.; Riera Guasp, MV.; Sapena Bañó, Á. (2015). Electrical Machines Laminations Magnetic Properties: A Virtual Instrument Laboratory. IEEE Transactions on Education. 58(1):159-166. doi:10.1109/TE.2014.2348536S15916658

Efecto de modificar la amplitud de la onda sinusoidal en la salida PWM de un convertidor de frecuencia

Las señales del circuito de control de los convertidores de frecuencia son cruciales a la hora de generar la señal PWM con la que el convertidor de frecuencia alimentará al motor de inducción. En este caso se estudia el efecto que tiene modificar la amplitud de la onda sinusoidal del circuito de control en la señal PWM generada.http://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/ModiModulacionSapena Bañó, Á. (2017). Efecto de modificar la amplitud de la onda sinusoidal en la salida PWM de un convertidor de frecuencia. http://hdl.handle.net/10251/85969DE

Efecto de modificar la frecuencia de la onda portadora en la salida PWM de un convertidor de frecuencia

Las señales del circuito de control de los convertidores de frecuencia son cruciales a la hora de generar la señal PWM con la que el convertidor de frecuencia alimentará al motor de inducción. En este caso se estudia el efecto que tiene modificar la frecuencia de la onda triangular del circuito de control en la señal PWM generada. Se podrá observar como si se escoge una freceuncia muy baja o muy alta, la señal PWM es prácticamente una onda cuadrada constante por lo que no se asemeja a la onda sinusoidal buscada. En cambio si se elige una frecuencia adecuada (entorno a los 2000 Hz) se observa como la señal PWM tiene un comportamiento similar a una señal senoidal. Obviamente, estas señales podrían mejorarse si se trabajase con convertidores multimpulso.http://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/ModiPortadoraSapena Bañó, Á. (2017). Efecto de modificar la frecuencia de la onda portadora en la salida PWM de un convertidor de frecuencia. http://hdl.handle.net/10251/85972DE

Efecto de modificar la frecuencia de la onda sinusoidal en la salida PWM de un convertidor de frecuencia

Las señales del circuito de control de los convertidores de frecuencia son cruciales a la hora de generar la señal PWM con la que el convertidor de frecuencia alimentará al motor de inducción. En este caso se estudia el efecto que tiene modificar la frecuencia de la onda sinusoidal del circuito de control en la señal PWM generada.http://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/ModiFrecuAnalogicaSapena Bañó, Á. (2017). Efecto de modificar la frecuencia de la onda sinusoidal en la salida PWM de un convertidor de frecuencia. http://hdl.handle.net/10251/85973DE

Diseño de puesto de trabajo para prácticas de automatización y control a través de buses de comunicación industriales

Proyecto ConfidencialSapena Bañó, Á. (2009). Diseño de puesto de trabajo para prácticas de automatización y control a través de buses de comunicación industriales. http://hdl.handle.net/10251/33335.Archivo delegad