Co-simulación y control de velocidad de un Motor de Reluctancia Variable, con falla de cortocircuito entre vueltas del devanado

Abstract

En este trabajo se realizó el análisis de la falla de cortocircuito del tipo incipiente entre vueltas del devanado para un Motor de Reluctancia Variable (MRV) de 8/6 polos utilizando la técnica de co-simulación numérica donde se utiliza un modelo de elementos finitos en dos dimensiones detallado para el motor. Se implementa un controlador de velocidad del tipo proporcional-integral (PI) y se modela el convertidor de; medio puente H asimétrico considerando la electrónica de potencia. Se presenta una descripción de la máquina incluyendo el principio de funcionamiento, obtención de la secuencia de conmutación y finalmente se realiza un análisis magnetodinámico utilizando el modelo de elementos finitos. Posteriormente se propone un controlador de la forma PI con rechazo a perturbaciones de alta frecuencia con el objetivo de evaluarlo en problemas de regulación y seguimiento sin falla. Finalmente se simula la falla de cortocircuito entre vueltas del devanado de la fase A (1, 3, 5 y 7 vueltas). La falla se representó por medio de un circuito RC en paralelo con la sección del devanado que se encuentra en cortocircuito en una fase del motor, capturando el comportamiento del par electromagnético, corriente y voltaje de cada fase y velocidad angular del rotor.

In this work, the analysis of the inter-turn short-circuit fault of the incipient type was carried out for an 8/6-pole Variable Reluctance Motor (MRV) using the numerical co-simulation technique a finite element model is used for the motor, a PI type speed controller is implemented and the asymmetric H half bridge converter is also modeled considering the associated power electronics. A description of the machine is presented including the principle of operation, obtaining the commutation sequence and finally a magnetodynamic analysis using the finite element model is performed. Subsequently, a controller of the PI form with rejection of high frequency disturbances is proposed in order to evaluate it in regulation and speed tracking problems without fault. Finally a inter-turn short.circuit fault is simulated at phase A (1, 3, 5 and 7 turns). The fault was represented by means of an RC circuit in parallel with the section of the winding that is short-circuited in one phase of the motor, capturing the behavior of the electromagnetic torque, current and voltage of each phase and angular velocity of the rotor.