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Título : ELECTRODINAMÓMETRO EXPERIMENTAL PARA EMULAR CARGAS NO LINEALES EN EL LABORATORIO
Autor : Dr. Rodriguez Rivas, Jaime José
Espinoza Arredondo, Carlos Alberto
Palabras clave : ELECTRODINAMÓMETRO
CARGAS NO LINEALES
Fecha de publicación : 7-dic-2011
Resumen : This paper presents the simulation and implementation of a electrodynamometer to be enabled in the laboratory to emulate different dynamic mechanical loads. The simulation uses the model of permanent magnet synchronous machine to simulate the driving machine and the machine load, the two MSIP have a power of 7.5 kW. The driving machine use the field oriented control with constant torque to control the speed, therefore the control system has a speed control loop and two current control loops, the PI controller used in the simulation was a AW PI tracking controller which has a satisfactory performance in the speed control response by eliminating the phenomenon of overshoot in speed that occurs when the saturated output drivers to avoid exceeding the rated voltage of the machine. The loading machine also uses the field-oriented control but has only two current control loops because the electrodynamometer just need the electromagnetic torque control so that does not include the loop speed control, thus the loading machine has the ability to emulate different types of mechanical loads and this is achieved using a torque reference signal that is seting in a block of MATLAB / Simulink. To achieve emulate the load of the vehicle using an equation that models the charge state of a vehicle. Another element that is part of the simulation is the voltage source inverter that used the average model [5] because this model eliminates the effects of switching inverter which produces a reduction in simulation time since it only takes into account the fundamental frequency this means that inverter output signals are sinusoidal. In the part where implementation occurs electrodynamometer shows the connection diagrams of power and control of the regenerative system, the system regenerative consists of two Unidrive SP 3201, one of these drives is configured as a regen drive and the other like servo mode, the Unidrive used in servo mode is controlled by two analog input terminals which are admitted by the reference signals of torque and speed with which it manipulates the machine load. These signals are sent through the data acquisition card NI USB 6211 which is controlled by a program developed in LabView, the control software was implemented in order to the electrodynamometer operate in three modes: manual, automatic and vehicle mode, each of these modes has its own characteristics and the user is the responsible for setting the type of load wants to emulate. Finally, a comparison of experimental and simulation results that were obtained through testing in the laboratory and simulation results, in order to make the comparison in the simulation set up the same reference signals used in implementation resulting in a satisfactory performance test platform.
Descripción : En este trabajo se presenta la simulación e implementación de un electrodinamómetro que se habilito en el laboratorio para emular diferentes tipos de cargas mecánicas dinámicas. En la simulación se utiliza el modelo de la máquina síncrona de imanes permanentes para simular la máquina motriz y la máquina de carga, las dos MSIP tienen una potencia de 7.5 kW. La máquina motriz utiliza el control de campo orientado a par constante para controlar la velocidad, por lo tanto el sistema de control tiene un lazo de control de velocidad y dos lazos de control de corrientes, el controlador PI que se utilizo en la simulación fue un controlador AW PI tracking el cual presenta un desempeño satisfactorio en la respuesta del control de velocidad ya que elimina el fenómeno de sobretiro en la velocidad que ocurre cuando son saturadas las salidas de los controladores para evitar sobrepasar los voltajes nominales de la máquina. La máquina de carga también utiliza el control de campo orientado pero solo cuenta con dos lazos de control de corriente debido a que el electrodinamómetro solo necesita el control del par electromagnético de tal manera que no se incluye el lazo de control de velocidad en el sistema de control, de esta manera la máquina de carga tiene la capacidad de emular diferentes tipos de cargas mecánicas y esto se logra utilizando una señal de referencia de par que es configurada en un bloque de MATLAB/Simulink. Para lograr emular la carga del vehículo se utiliza una ecuación que modela la carga de un vehículo eléctrico. Otro elemento que forma parte de la simulación es el inversor fuente de voltaje en la que se utilizó el modelo promedio [5] debido a que con este modelo se eliminan los efectos de las conmutaciones del inversor lo que produce una reducción en el tiempo de simulación ya que solamente se toma en cuenta la frecuencia fundamental es decir las señales de salida del inversor son sinusoidales. En la parte en donde se presenta la implementación del electrodinamómetro se muestran los diagramas de las conexiones de control y de potencia del sistema regenerativo, el sistema regenerativo consta de dos accionamientos Unidrive SP 3201, uno de estos accionamientos es configurado como accionamiento regen y el otro en modo servo, el Unidrive que se utiliza en modo servo es controlado a través de dos terminales de entradas analógicas por las cuales ingresan las señales de referencia de par y velocidad con las que se manipula la máquina de carga. Estas señales son enviadas por medio de la tarjeta de adquisición de datos NI USB 6211 la cual es controlada por medio de un programa que se desarrollo en LabView, El software de control se implemento de tal manera que el electrodinamómetro puede trabajar en tres modos de operación: manual, automático y modo vehículo, cada uno de estos modos tiene sus propias características y el usuario es el que se encarga de configurar el tipo de carga que desea emular. Por último se presenta una comparación de los resultados experimentales y de simulación que fueron obtenidas por medio de las pruebas realizadas en el laboratorio y de los resultados de simulación, con la finalidad de realizar la comparación se configuro en la simulación las mismas señales de referencia utilizadas en la implementación teniendo como resultado un comportamiento satisfactorio de la plataforma de pruebas.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/8052
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