Search

En el presente documento se expone el trabajo de fin de grado (TFG) en Ingeniería Eléctrica, que consiste en la creación de una aplicación para generar curvas características de los motores síncronos a velocidad variable. La creación de esta aplicación se realiza mediante el entorno de desarrollo de aplicaciones (App Designer) integrado en el software MATLAB. En primer lugar se hace una breve introducción sobre los tipos de motores que se pueden simular en la aplicación diseñada, después se realiza una explicación de la herramienta App Designer, su funcionamiento, su estructura, el editor de código y diseño, los componentes que se pueden utilizar en las aplicaciones, y la detección automática de errores cuando se escribe el código. A continuación se explica la aplicación diseñada, que se le ha nombrado como generador de curvas de motores síncronos (GSMS) en la cual se introducen los parámetros electromagnéticos inicialmente conocidos de las máquinas a analizar, estos parámetros son inductancias, fuerzas electromotrices, y los límites de tensión, corriente y frecuencia aplicados. Con estos datos y mediante la interfaz de usuario de la aplicación se realiza los cálculos de los parámetros representativos de las curvas de Par, Potencia, Tensión y corriente versus velocidad, así mismo se realizan unos ejemplos ilustrativos de la funcionalidad de la aplicación y a continuación se realiza un análisis de los resultados, después se expone un breve manual de usuario para facilitar el uso de la aplicación, y en la última parte de este trabajo se expone la planificación del trabajo, las conclusiones obtenidas, el presupuesto y análisis económico que han sido necesarios para este trabajo. Adicionalmente se incluye los anexos en los cuales se expone todo el código realizado para la aplicación.

Ens ha tocat viure el final de la època dels combustibles fòssils i el començament de la era de les energies alternatives i els mètodes de propulsió alternatius. Per tot això resulta interessant l’estudi d’aquests mètodes de tracció i com es controlen. Un dels mètodes de control més utilitzats és el Space Vector Pulse Width Modulation o control de modulació d’ample de pols per vector d’espai. En aquesta tesis es pretén explicar i implementar un control d’aquest tipus utilitzant el material disponible al laboratori de tracció elèctrica així com dissenyar una pràctica de laboratori per tal de que els nous estudiants puguin aprendre i entendre millor aquesta metodologia de control

The purpose of the project is to achieve a robust SENSORLESS control of a Permanent Magnet assisted Synchronous Reluctance Motor. It is a part of an industrial project call CICYT, carried out at MCIA research group in UPC. This thesis concentrates on a special electrical control method called Field Oriented Control (FOC). Computer simulations of machine fed with a two levels voltage source inverter were performed. Analisys of the robustnes of most usual sensorless methods have been performed, and results corroborate that general sensorless observers methods are more insensitive to the gaussian noise

Efficiency improvement under faulty conditions is one of the main objectives of fault tolerant PM drives. This goal can be achieved by increasing the output power while reducing the losses. Stator copper loss not only directly affects the total efficiency, but also plays an important role in thermal stress generations of iron core. In this paper, the effect of having control on neutral point current is studied on the efficiency of five-phase permanent magnet machines. Open circuit fault is considered for both one and two phases, and the distribution of copper loss along the windings are evaluated in each case. It is shown that only by having access to neutral point, it is possible to generate less stator thermal stress and more mechanical power in five-phase permanent magnet generators. Wind power generation and their applications are kept in mind, and the results are verified via simulations and experimental tests on an outer-rotor type of five-phase PM machine., Postprint (published version)

En el present projecte es realitza el disseny d’una sèrie de motor síncrons de reluctància. Mitjançant les característiques proporcionades pel fabricant es realitza una sèrie de càlculs que permeten, posteriorment, el disseny del motor segons la potencia definida. Per tal de comprovar els càlculs analítics, es realitza un anàlisi electromagnètic i un anàlisi tèrmic mitjançant un programa d’elements finits (FEMM) que permet obtenir diferents paràmetres i, d’aquesta manera, poder comparar-los amb els càlculs previs. Posteriorment, es realitza un model tèrmic que determina l’escalfament en diferents punts del motor i, així, se pot comprovar amb la simulació tèrmica. Finalment, es realitza un pressupost que determina el preu aproximat per a construir els diferents motors.

En el present projecte es presenta un manual d’assaig de les màquines elèctriques més usades en el laboratori de màquines elèctriques de l’Escola d’Enginyeria de Terrassa. L’objectiu del mateix és dur a terme la realització d’una sèrie d’assajos regulats per la normativa vigent per a cada tipus de màquines elèctriques estudiades i posteriorment, amb les dades obtingudes en ells es realitza la caracterització de cada tipus de màquines.

Aquest projecte consisteix en el disseny i fabricació d'un controlador digital per a un motor síncron DC Brushless (sense escombretes) que no te sensor de posició, centrant-se’n els motors de vehicles teledirigits d'alta potència que són molt similars als dels vehicles elèctrics però a menor escala. Aquests motors són trifàsics i com no tenen escombretes, la commutació de l'alimentació dels debanats s'aconsegueix amb la commutació elèctrica mitjançant una electrònica de potència controlada per un microprocessador, en aquest projecte serà el PIC18F4550. Ser síncrons significa que el camp magnètic generat ha de ser exactament de la mateixa freqüència que a la que girar el motor, aquesta freqüència no és estable a causa que els vehicles no té una velocitat constant. Per detectar la posició del motor no es compta amb cap sensor de posició, sinó que es procedirà a la mesura de FEM causada pel motor al girar.

En aquest projecte es realitza l’estudi electromagnètic i tèrmic d’una sèrie de motors síncrons de reluctància. A partir d’unes dades proporcionades pel fabricant es realitzen els càlculs previs per dimensionar cadascuna de les màquines de diferent potència i, posteriorment, es realitzen un seguit de simulacions, basades en el mètode dels Elements Finits, amb cada una de les geometries. Aquestes simulacions s’implementen mitjançant el programa d’elements finits femm 42 (Finite Element Method Magnetics). Després de l’obtenció del càlcul comentat, es mostren tots els resultats obtinguts, tant les pautes de càlcul prèvies, com les corbes característiques de les màquines Parell-velocitat i Potencia-velocitat.

This paper develops and analyzes a parametric model for simulating healthy and faulty surface-mounted permanent magnet synchronous motors. It allows studying the effects of stator winding interturn short-circuit faults. A relevant feature of the developed model is that it deals with spatial harmonics due to a nonsinusoidal rotor permanent magnet configuration. Additionally, the proposed model is valid for studying the behavior of these machines running under nonstationary conditions, including load or speed variations. Stator current spectra obtained from simulations performed by applying the proposed model show a close similitude with experimental results, highlighting the potential of such a model to understand the effects of stator winding failures on the current spectrum and allowing it to carry out an automatic diagnosis of such faults., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Early fault detection and diagnosis of high-performance electric motors has been an active area of research for the past two decades. This work presents a practical session that facilitates instructing students in this field. To meet this objective, fault diagnostic methods based on the Fourier transform and the wavelet transform are successfully applied by means of processing and examining the frequency content of the stator currents acquired from healthy and faulty permanent magnet synchronous machines (PMSMs). The goal of this practical lab is to introduce Master’s degree students to the topic of fault detection by covering both stationary and nonstationary operating conditions of the motor under study. The Technical University of Catalonia (UPC) has successfully incorporated the learning methodology proposed in this paper in a practical session of an electronic engineering course. The effectiveness of the proposed practical lab has been assessed using the results of a satisfaction questionnaire answered by students involved in the course., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) are applied in high performance positioning and variable speed applications because of their enhanced features with respect to other AC motor types. Fault detection and diagnosis of electrical motors for critical applications is an active field of research. However, much research remains to be done in the field of PMSM demagnetization faults, especially when running under non-stationary conditions. This paper presents a time–frequency method specifically focused to detect and diagnose demagnetization faults in PMSMs running under non-stationary speed conditions, based on the Hilbert Huang transform. The effectiveness of the proposed method is proven by means of experimental results., Peer Reviewed, Postprint (published version)

This paper presents a study of the Permanent Magnet Synchronous Machine (PMSM) running under bearing damage. To carry out the study a two-dimensional (2-D) Finite Element Analysis (FEA) is used. Stator current induced harmonics for fault condition were investigated. Advanced signal analysis by means of Continuous and Discrete Wavelet Transforms was performed. Simulation were carried out and compared with experimental., Peer Reviewed, Postprint (published version)

This paper presents and analyzed short circuit failures for Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM). The study includes stated and dynamic condition for experimental and simulation test. The stator current is analyzed by means of higher order spectral analysis (HOSA). HOSA techniques are used for stator current analysis under stable conditions is power frequency spectrum density (PSD); and Multiple Signal Classification (MUSIC), and bispectrum are used under dynamics conditions. Therefore, it is possible to improve the accuracy and efficiency of technique. Experimental results validate the analysis and demonstrate for HOSA can be applied to detect and identify short circuit failures in synchronous machines., Peer Reviewed, Postprint (published version)