Estrategia de estimación de parámetros de máquina síncrona de imanes permanentes

En el Control de los motores síncronos de imanes permanentes (PMSM) es fundamental conocer los parámetros del mismo motor, los cuales cambian, bien sea por la corriente de los devanados o por la temperatura de estos. En la actualidad el método utilizado para saber estos parámetros es el uso de Look-Up- tables (LUT). Aunque este método es un método eficaz tiene varios problemas. Como por ejemplo la gran necesidad de memoria necesaria para almacenar estas tablas o la poca precisión que puedan tener estas, pues para ser mas precisas se necesita una mayor memoria. Es por eso por lo que surge la necesidad de la estimación de los parámetros. Estos parámetros de los que estamos hablando son:- Resistencia de fase del devanado del motor (R)- Flujo de los imanes permanentes del motor (ɸ)- Inductancia equivalente en el eje d (Ld)- Inductancia equivalente en el eje q (Lq)En el presente TFG se ha desarrollado el estudio de una estrategia de estimación de parámetros para ser utilizada posteriormente en el control de motores síncronos de imanes permanentes.<br /

Diseño de ondulador de 1kW para alimentación de maniobra de ascensor desde baterías de 48V

De la necesidad por parte de la empresa Epic Power por reducir costes, éste trabajo de fin de grado ha cobrado forma. Se busca a partir de este trabajo la consecución de un ondulador de bajo coste y alta eficiencia cumplir todos los requerimientos que demanda el mercado. Por ello se ha hecho un estudio de los diseños de onduladores actuales para su compresión y posterior desarrollo y cálculo. Además dimensionamiento de los componentes, simulación de las topologías y cálculo de eficiencias y costes se han llevado a cabo. Todo ello llevará a la selección de una de las topologías como más adecuada para la aplicación

Caracterización térmica de un módulo de IGBTs dotado de sensor NTC

En este Trabajo de Fin de Máster se presenta el caracterizado térmico de un módulo de potencia de IGBTs dotado de sensor NTC para medir la temperatura en el encapsulado, desarrollado para una aplicación de electrónica de potencia para tracción eléctrica. El objetivo del trabajo es formular un modelo térmico del módulo y realizar los ensayos necesarios para obtener los parámetros del mismo. En la memoria se recopilan las particularidades del módulo de potencia y se introduce un marco teórico de los principales conceptos de modelado térmico de dispositivos de potencia. Inicialmente se introducen conceptos teóricos del modelado de las pérdidas en dispositivos de potencia y se describen los tipos de pérdidas que se pueden observar en un módulo de IGBTs con diodos en antiparalelo. Posteriormente se pone atención particular en el estado del arte de los modelos térmico, identificando los distintos tipos de modelos térmicos y sus ventajas e inconvenientes al emplearse en el cálculo en sus distintas aplicaciones. El marco teórico expuesto permite formular un modelo térmico, cuyos parámetros se han hallado experimentalmente en el laboratorio. Este modelo térmico tiene en consideración aspectos electrotérmicos avanzados como los fenómenos de acoplamiento térmico entre los componentes del módulo. Se han diseñado los ensayos térmicos a realizar para obtener los parámetros de impedancias térmicas del modelo. Los ensayos fueron llevados a cabo en las instalaciones del CEMINEM de la Universidad de Zaragoza. Después de realizar los ensayos y efectuar las mediciones necesarias, se ha hecho un tratamiento de los datos para calcular los parámetros del modelo. Con el objetivo de validar el modelo, se ha realizado una simulación en Matlab para comprobar que el comportamiento modelado y el comportamiento observado en el laboratorio tengan la mayor similitud posible.<br /

Control de potencia de un inversor trinivel conectado a red

El presente proyecto se ha llevado a cabo dentro del Grupo de Electrónica de Potencia y Microelectrónica, del Departamento de Electrónica y Comunicaciones, de la Universidad de Zaragoza. En concreto en las instalaciones del I3A (Instituto Universitario de Investigación en Ingeniería de Aragón) donde se ubica el grupo de investigación. El objetivo del proyecto ha sido la preparación de una plataforma de ensayos ya existente, cuyo elemento principal es un inversor trifásico de tres niveles de diodos anclados, en el que se pretenden implementar diferentes estrategias de control. En concreto, en este proyecto se ha implementado un control vectorial de corriente con modulación vectorial. La razón de investigar el comportamiento real de diferentes algoritmos de control en un inversor de estas características, es la posibilidad de generar energía eléctrica a tensiones medias, es decir 12 kV. Estos nuevos algoritmos de control posibilitan la disminución del contenido en armónicos con un mejor comportamiento ante transitorios, es decir se mejora la calidad de onda generada. Las ventajas intrínsecas consisten en eliminar los filtros y transformadores a la salida del inversor, y así mismo elevar la potencia capaz de entregar. Parámetros inalcanzables con los inversores binivel con control SPWM que se utilizan en la actualidad. Estos puntos son muy interesantes para la tecnología de los aerogeneradores por lo que el proyecto se orienta a esta aplicación en concreto. Una parte importante del proyecto ha sido la preparación de la plataforma de ensayos, por un lado se han añadido ciertas funciones al circuito de potencia y se han subsanado una serie de problemas, por otro lado se ha sustituido todo el sistema de control formado por una DSpace de Mathworks conectada a una FPGA de Xilinx, por un cRIO de la empresa National Instruments. Se llegó a un acuerdo de colaboración con National Instruments Spain para la utilización de sus dispositivos y su software, el cual nunca había sido usado dentro del grupo de investigación para lo que asistí a un curso de formación. De esta manera se pusieron de relieve tanto las ventajas como las desventajas de este dispositivo y de su forma de programación para la realización de prototipado rápido. El objetivo de esta colaboración ha sido informar a National Instruments de las capacidades de sus dispositivos para aplicaciones de electrónica de potencia, informándoles de nuestras necesidades, y del comportamiento de su sistema conforme avanzaba el proyecto. Por otro lado se evaluó tanto el hardware como el software para su uso en proyectos futuros en aplicaciones dentro del campo de la electrónica de potencia. Otra parte del proyecto, consistió en simular en Matlab Simulink los algoritmos que conformaban un control vectorial de corriente con modulación vectorial, desarrollado por el director de este proyecto. Se implementaron en un cRIO, el cual tuvo que ser programado en tres lenguajes de programación diferentes, LabView, código c, y lenguaje VHDL. Una vez que se tuvo la plataforma y el control en condiciones óptimas, se realizaron ensayos experimentales en los que se comprobó el funcionamiento del modulador y el control completo con una carga pasiva a la salida del inversor. El último ensayo consistió en conectar la salida del inversor a la red trifásica, y controlar el intercambio de potencia activa y reactiva con la red eléctrica

Diseño de rectificador regenerativo a red para recuperación de energía en ascensores

Diseño de un rectificador trifásico bidireccional que permite alimentar el accionamiento eléctrico de un ascensor de forma que, en caso de regeneración de energía, sea posible devolverla a la red. Este dispositivo es compatible con cualquier variador de frecuencia comercial y su conexión es de tipo plug&play

Hybrid and Intelligent Energy Storage Systems in Standalone Photovoltaic Applications.

Remote systems such as communication relays or irrigation control installations cannot usually be powered by the electrical grid. One of the alternatives is to power these systems through solar panels, in what is known as standalone photovoltaic applications.Most of these systems need a continuous operation, but a standalone photovoltaic installation cannot be powered during the night. For this reason, they use batteries to store excess energy during the day. These storage systems have been traditionally based on Valve Regulated Lead Acid (VRLA) batteries, but some effects can alter their performance in terms of reliability, operation cost and maintenance. One of the key issues that alter the energy behavior of the photovoltaic off-grid systems is the Partial State of Charge (PSoC) effect: Batteries cannot be completely charged as manufacturers indicate due to the day-night cycle. This gets the battery into an intermediate state of charge that effectively reduces its capacity, even halving it in some cases. To mitigate the impact of these effects on the installation, batteries tend to be oversized with some security margins. These oversizing factors can be incredibly high and have a huge impact on the deployment and maintenance cost of the facility.The first part of this thesis highlights some of these key concepts, analyzing which of them are critical in specific design cases, modeling them into a simulation tool, and as an outcome, establishing optimal sizing regions for the installations. After the analysis, different ways of improving the performance of the installations are proposed. One idea to mitigate PSoC is to combine different storage technologies in a Hybrid Energy Storage Systems (HESS). HESSs have traditionally combined high energy density elements as batteries with high power density elements as ultracapacitors. An iteration of this idea is carried out throughout this thesis, where different types of batteries are combined. Each of them is best fitted to different power patterns in the application, such as daily cycles or emergency periods. It is possible to further increase the performance by using intelligent algorithms to improve the functionalities of the Battery Management Systems embedded in these applications. To this end, failure prediction and health estimation algorithms are proposed as contributions of this work. These new algorithms endow the HESS with tools to predict possible energy disruption events and to anticipate aging, and thus, act accordingly.<br /

Commande Passive des structures de l'Electronique de Puissance

This work deals with the passivity based control and with its adaptive version for control of power electronics devices. First, after some theoretical discussions, power electronics converter's spécial properties are issued from gênerai Euler-Lagrange models. One of thèse properties allows a straightforward passivity based control implementation. Next, several converters which take into account a large family of applications are selected and the passivity based control is then tested. For this, several tuning models, from averaged model to generalised averaged one, are used. Finally, some practical results concerning the Static Reactive Power Compensator (STATCOM) control are showed. This way, passivity based control's real implementation rurns to be possible.Cette thèse est une étude exploratoire autour des apports de la commande passive et de sa version adaptative dans le champ de l'électronique de puissance. En première partie, après des rappels théoriques, les propriétés génériques des convertisseurs sous le formalisme d'Euler-Lagrange sont présentées. Ces propriétés rendent l'application de la commande passive naturelle. En seconde partie, des exemples d'application sont traités, ils sont choisis de manière à englober un large éventail de familles de convertisseurs. Les modèles de réglage vont du modèle moyen standard au modèle moyen généralisé en passant par des transformations usuelles. Enfin, dans le dernier chapitre, la faisabilité des commandes passive et passive-adaptative est testée sur un exemple de compensateur statique d'énergie réactive (STATCOM)

Desarrollo de plataforma didáctica con inversor para el intercambio de energía con la red trifásica

Este Trabajo Fin de Grado se ha diseñado debido a la necesidad e importancia del intercambio de energía eléctrica con la red trifásica, en aplicaciones como la conexión a red de generadores fotovoltaicos, eólicos, pilas de combustible, etc. Se ha planteado el desarrollo de una plataforma didáctica orientada a las prácticas del Grado de Ingeniería Electrónica y Automática, que permita aprender a los alumnos los métodos y conceptos básicos necesarios para el intercambio de energía con redes trifásicas de baja y media tensió

Rectificador con factor de potencia unitario para cargador de batería

Este proyecto forma parte de un proyecto mayor: Diseño del cargador de baterías de 600W de la empresa Epic Power Converters. En él, se quiere diseñar, enfocándose en la parte de potencia, el circuito rectificador de entrada del cargador. Primero se ha hecho un estado del arte de las diferentes topologías existentes hoy en día para la realización de un circuito con rectificación activa o "Power factor Correction" y las tecnologías semiconductoras que incorporan esos mismos circuitos. Posteriormente, se ha simulado tres de las etapas elegidas del estudio anterior: la Boost PFC, la Bridgeless PFC y la Totem-Pole PFC. Por último, se ha refinado el diseño (teniendo en cuenta cálculos térmicos) de la etapa elegida, que ha sido la Boost PFC, por su operatividad y bajo coste<br /