Control de un Motor Brushless de Corriente Directa Trifásico con Aplicación a Vehículos Eléctricos

Transcripción

1 Cn Nacnal d Cntl Autátc AMCA 015 Cunaaca Ml Méxc 515 Cntl d un Mt Buhl d Cnt Dcta Tfác cn Alcacón a Vhícul Eléctc Auda Duán Bautta*Gad V Gu Raíz* Cal D Gacía Bltán* Manul Ada Mdna* Fl d Jú T dl Can* *Cnt Nacnal d ntacón y Dall Tcnlóc Cunaaca Ml CP 6490 Méxc Tl:(777) ; -al:{auda_duan ad caca ada flt}@cndtdux Run: En t atícul n un cntlad d lcdad aunad a un cntlad d cnt cuy ót cntla un t buhl tfác d cnt dcta l cual ud uad c ta d ulón n hícul léctc En t dcunt nta l dl atátc dl t y dl hícul léctc Adá n l dñ dl cntlad cnda un ódul d atuacón d cnt cn la ntncón d bnda tccón al t L ultad n ulacón utan qu l cntlad alza l unt d lcdad ant l fl d anj ut Má aún alza una caacón a taé d índc d dñ nt dtnt cntlad aa dfnt t qu han d utlzad c ta d ulón aa hícul léctc Kywd: Vhícul léctc t buhl 1 NTRODUCCON El u d hícul léctc (VE) bnfca a nut d abnt dbd a u caactítca d n t a nc a la alud huana La ncdad undal dl u d tól c funt d nía y la fut ón d a cntanant a la atófa l autól d cbutón ntna hacn ta l dall dl tant léctc Et ha cutd n l tud d dfnt t léctc c ta d ulón aa VE El t buhl d cnt dcta (MBLDC) xhb ntaja tant cn ct a t t: n nta dlzant; u cntuccón n qu antnnt dbd a n cnda anll zant; al utlza an annt n hac u d nía léctca aa la nacón d ca anétc Td ll ulta n una ay butz y funcnaldad (Ftzald t al 00) En la unt ccn nta l dl n cuacn dfncal dl MBLDC y l VE Ptnt l dñ dl cntlad dl ta clt (t y hícul) l cual cul cn l bjt d cntl d unt d taycta d lcdad ant un fl d anj ut MODELADO DEL SSTEMA El dl atátc dl VE nalnt tá cnttud un ubta léctc (banc d batía n tfác y t) aí c d un ubta cánc (t tanón cánca y llanta) c luta n la F1 En t tabaj cnda un MBLDC l cual fa at d l d ubta: cánc y léctc; ya qu ncaa d tanfa la nía léctca a nía cánca cnand la fuza d taccón ncaa aa qu l VE dlac S au qu l banc d batía una funt d ltaj dal caaz d unta la cantdad d cnt qu l t l dand F1: Daaa dl VE Mdl dl t buhl d cnt dcta n cuacn dfncal D acud a (Xa t al 01) la cuacn aa la at léctca y cánca dl MBLDC n dcta : a 0 0 a L M 0 0 a a b 0 0 b 0 L M 0 b (1) b c 0 0 c 0 0 L M c c d lad B J dt El a lctanétc dfn c: / () a a b b c c Paa l ubta léctc l ad d dt n l ltaj tfác qu alntan al MBLDC ctant n Vlt (V ) la tnca léctca n l danad dl tat n h ( ) a b c n la cnt tfáca qu cculan a taé d l danad dl tat n a ( A ) L la nductanca a d Ra d Dch N En tát SSN En tát

2 Cn Nacnal d Cntl Autátc AMCA 015 Cunaaca Ml Méxc 516 l danad dl tat n Hn ( H ) nductanca utua n ( H M ) y l ct la T nta l ltaj nad n l danad dl tat dbd al nt lat ct al t Cndnt al ubta cánc l a lctanétc n N B lad l cfcnt d fccón ca n nca dl t n ad K y l a d caa n N N ad J la la lcdad cánca n Dbd a la cntuccón dl t y al t d bbnad l fluj anétc qu ccula a taé dl nth d fa d nda tazdal nand aí un ltaj d abc la a fa d nda n l danad dl tat t ltaj tán n funcón dl ánul léctc ntan c: f( ) a b f( ) 4 c f( ) dl t y Dnd l nlac d fluj tablcd l án annt dl t y la lcdad t La funcn ( ) f 4 f ( ) f ( ) ntan la fa d una tazd actada n l ntal cad 11 la cual n nada a taé d cód n MATLAB y u dl dcb : f ( ) ( ) ( ) 6 y ( ) 6 5 f ( ) ( ) ( ) f ( ) ( ) 6 1 S ba qu nca cnc l ánul léctc n td nt aa qu ta funcn n cctant () Paa l ubta cánc nca dtna l a lctanétc d ta ana al uttu () n () l a lctanétc ud xa c: 4 (4) ( a f ( ) b f ( ) c f ( )) / D ta últa cuacón qu l cncnt d una lcdad ncal y qu a dfnt d c Sn ba cndand qu y la cuacón (4) n ud xa c: n 4 n( a f ( ) b f ( ) c f ( )) dnd n (5) l nú d a d l Aha l a lctanétc (5) n dnd dctant d la lcdad dl t Mdl dl hícul léctc Paa l dl dl VE cnda una tanón l (Haddun t al 007) c luta n la f La cuacón utlzada aa dla ta tanón : dnd F ng l ad d la llanta n t n (6) la fcnca d la tanón G l ccnt d duccón d lcdad anula d la tanón l a nad n la flcha dl t n N la fuza d taccón qu ula al VE n N F t F Rntacón d la tanón dl VE La lacón nt la lcdad anula dl t lcdad lnal dl VE : G y la La fuza qu actúan b l hícul utan n la f La fuza Ft la fuza d taccón qu ula al VE y cnada l MBLDC a taé d la tanón La fuza d fccón nt l nuátc y la ufc b la cual u l aut tá dada F c( ) dnd l cfcnt d fccón; la aa ttal dl hícul n k 98 / la cntant d aclacón atacnal y l ánul d nclnacón d la ufc b la cual dlaza l hícul (7) Octub

3 Cn Nacnal d Cntl Autátc AMCA 015 Cunaaca Ml Méxc 517 La fuza d fccón dl nt tá dada F ad 1 ACd dnd 15 a A l áa fntal dl VE n k / la dndad dl Cd l cfcnt La / adnác y a lcdad lnal dl VE n fuza la ncaa aa l aut una ndnt cn un ánul d nclnacón una cnnt dl ttal dl hícul y tá ntada F hc F n( ) hc hacnd u d (7) y a taé d dja la dada d P tant la xón cncnnt al ubta cánc : c( ) d ng B 1 dt JnG ng ACd n( ) G (14) Eta cuacón (14) nta td l ubta cánc dl VE tad n la F1 nclud l MBLDC c ta d ulón DSEÑO DEL CONTROLADOR F Fuza qu actúan b l VE Alcand la unda ly d Nwtn al VE tn: F F F F a (8) t ad hc / dnd a la aclacón dl aut n Djand la fuza d taccón d (8) y uttuynd la xn cndnt a cada fuza qu actúa b l VE btn la xón: 1 (9) Ft a c( ) ACd n( ) Eta últa cuacón n ncluy aát lacnad cn l t n la tanón F t A at dl ubta cánc xad n (1) dja l a lctanétc d (10) lad B J dt La nca ttal n l ubta cánc dl t la ua d la nca d t dl MBLDC y la nca dl VE: (11) J J J MB dl t: 1 P u at la nca dl VE JVE G la cuacón (6) y (11) n (10) btn: d J B Ft dt n G Aí uttuynd (9) n (1) d J B ( a c( ) dt n G VE Al uttu (1) (1) 1 ACd n( )) El a lctanétc ultant cntn tant a la lcdad anula dl t c a la lcdad lnal dl VE El dl dl ubta cánc dtna a at d cb la cuacón (1) n tén d Et la 1 Dñ dl cntlad P d lcdad nad d nca y cntlad d cnt El dñ dl cntlad dd n t ccn: cntl P d lcdad nad d nca d cnt y cntl d cnt (ulad hté) En la F4 luta l qua dl cntlad ut F4 Equa dl cntlad Cntlad P d Vlcdad El cntl P d lcdad l laz d cntl l cual bdc a la unt ly d cntl: dnd t u( t) k ( t) k ( t) d t () (15) l d lcdad dl ta dfnd c la dfnca nt la lcdad dada y la lcdad dda El fuz d cntl cnda ut () c la cnt dada d ta ana k dnd k n La aabl d nté k aí ut () la cnt qu qu danad aa na dch a lctanétc tant dnuy l Octub

4 Cn Nacnal d Cntl Autátc AMCA 015 Cunaaca Ml Méxc 518 nt la lcdad dada y la dda La cnt d nca ta tatada n la unt ccón C dda d udad cnda un ódul d atuacón l cual acta l fuz d cntl En ca d qu l fuz d cntl u l 100 A l ta d cntl atua la alda a t al tnd aí la ntdad fíca dl t y l VE Gnad d nca En la F 5 aca qu la cnt dallada l t n d fa d nda cuadada y tán n fa a b c cn la fuza cntalcttz abc Eta cndcón ncaa aa qu l t d ana fcnt y l l áx a bl (Xa t al 01) y (B t al 00) S n un nad d cnt n funcón dl ánul léctc aa aua l culnt d ta cndcón 4 Cntlad d cnt El nfqu d t cntlad ula la cnt d d ódul d hté En nc tnn la ñal d nca a _ b_ c _ junt cn la cnt actual d cada fa dl t ( ) l d ta d ñal ntan al ódul d hté la alda dl cntlad a c una ñal d cntl aa l n nand la ñal PWM qu alntan a cada lnt GBT qu l cnn En la f 6 uta l blqu d cntl d cnt F6 Daaa a blqu dl cntlad d cnt F5 Fuza cntalcttz y cnt d la fa A En la Tabla 1 utan l al d cnt n funcón dl ánul léctc dl t aa t ca n atcula Cab ncna qu l al d l aa tda la cnt d fa l únc qu caba u n y ánul d fa La fa d nda d ta ñal d nca d nda cuadada c aca n la cnt d la F5 Paa la qu la cnt dl t tnan una fa d nda cuadada qu cntla la cnt d tal ana qu an a la cnt d nca a _ b _ c _ Tabla 1 Cnt d nca 0 /6 0 - / 6 / / 5 /6 a _ b_ c _ / 6 7 / / 6 / - 0 / 11 / / La ñal PWM qu actan a cada GBT tán n funcón dl dnd l ubíndc a b c () t _ ctant La cnt d nca aían u antud n funcón dl fuz d cntl ut () aí c u fcunca aía n funcón dl ánul léctc l qu l cntlad db aua qu la cnt dallada l t an a la nca n td nt Et btn al unta l ltaj cndnt a cada fa a taé d l ódul d hté L cual al dtcta qu l () t tá fua dl an d hté andan a acta l GBT d la aa cndnt 4 SMULACÓN L aát dl MBLDC cnctad n tlla y dl VE ltan n la Tabla Tabla Paát dl MBLDC y VE Paát Mantud Paát Mantud 06 1 B 5 V / ad K / 1 10 N / ad A 66 n 4 C d 0 L M 0001 H G 55 J 00 K u Oh n 095 Octub

5 Cn Nacnal d Cntl Autátc AMCA 015 Cunaaca Ml Méxc 519 Bu d cd 600V K 98 / La nca d lcdad un fl d anj l cual cnt n d d aclacn daclacn y lcdad cntant Et fl d anj luta n la F7 utlzad n (Lanaca 010) y (Duan 01) taycta d nca n d la tabldad dl ta Cab ncna qu l cntl ctd dbd a la atuacón d la cnt ya qu lta la tnca d alda dl t adá l ánul d nclnacón ta un al ay a 10 l d lcdad anula cc cndablnt 51 Anál d ultad A cntnuacón nta una caata nt dtnt cntlad aa dfnt t c ta d ulón n VE La aluacón d l ultad btnd alza dant l índc d dñ t btn a at dl d lcdad n t tabaj utlzan l unt ct: AE la ntal dl al ablut dl : AE ( t) dt (16) F7 Pfl d anj En la ulacón au qu n xtn aacn n l aát dl t P ta at l ubta cndnt al VE nta un cab n l cual nta n un t fnt c luta n la F8 SE la ntal dl cuadad dl : SE ( t) dt (17) TAE la ntal dl al ablut dl ndad l t: TAE t ( t) dt (18) F8 Rntacón áfca dl cab n l ánul d la ufc b la cual ccula l VE En l t ncal l fl tn un ánul 0 10 ; t dué l ánul ta un al cntat n l ntant qu la aa nca u ndnt acndnt n ; fnalnt al tén d la aa n l ntant l ánul ul a ual a c La ananca dl cntlad n y n td nt t t 8 k 100 k 80 5 RESULTADOS La F 9 uta la aabl d nté La lcdad dl t u a la lcdad d nca El d lcdad n ua un al áx d 85 ad / La altud áxa dl a d 15N n l ntant t 68 Tabén ntan la cnt tfáca ta tan un al áx d 100A Et ultad utan qu l cntl ut caaz d u la L índc d dñ qu alúan l cntl d lcdad ut nuncan n la Tabla Et al caan cn l índc d dñ d un cntlad ctal d t buhl d cnt altna MBLAC (Lanaca 010) aí tabén cn l índc d un cntl dct ntantán d a (DTC) hté d cnt y a d un t d luctanca aabl MVR (Ha 011) ab alcad a un VE Tabla Índc d dñ T d cntlad AE SE TAE Cntl Vctal DTC - Cnt MVR DTC - Pa MVR Cntlad Put S ba qu n nal l cntlad ut nta índc d dñ la dtand d ta ana qu l u d MBLDC c ta d ulón aa VE abl cn una tuctua d cntl á l y cún Octub

6 Cn Nacnal d Cntl Autátc AMCA 015 Cunaaca Ml Méxc 50 6 CONCLUSONES A at d cnda un t buhl d cnt dcta c ta d ulón d un hícul léctc ha dallad un cntlad P d lcdad junt cn un cntlad d cnt (ulacón hté) aa cntla l unt d taycta y lcdad ant un fl d anj ut El dñ dl cntlad tá fad t at cntlad d lcdad nad d nca y cntlad d cnt L ultad d la ulacn tn dtna un bun dñ dl cntlad l cual cul cn l bjt d cntl Adá aua l actant d la ñal d cnt aa t al t a taé dl u d un ódul d atuacón d cnt P últ l índc d dñ utan qu l cntlad ct cnta l dfnt cntlad cn dtnt t c ta d ulón aa VE REFERENCAS Haddun A M Bnbuzd D Dall R Abdd J Ghul and K Sa (007) A l nzatn dtc ch f nductn t EEE tanactn n Vhcula Tchnly56 Ftzald A E C Knly y S D Uan (00) Elctc Machny McGaw Hll Lanaca C D (010) Cntl d un Mt Buhl aa Alcacón a Vhícul Eléctc CENDET Eunc S B E (011) Cntl d un Mt d Rluctanca Vaabl cn Alcacón a Vhícul Eléctc CENDET Duán Fnca M A (01) Cntl d la Oacón d un Vhícul Eléctc cn un U Efcnt d la Enía CENDET Chan-lan Xa (01) Pannt Mant Buhl dc Mt and Cntl Wly Dan-hn SUN Xan Chn Xu-qan XA (010)Rach f Nl Mdln and Sulatn Aach f Buhl DC Mt Cntl Syt EEE Ahad Faz NA Auzan J N Azaz N MH J Mutafa M Adln L H N Fazah A (01) Cunt Cntl f BLDC D f EV Alcatn EEE 7th ntnatnal Pw Ennn and Otzatn Cnfnc J Hua L Zhyn (008)Sulatn f Snl Pannt Mantc Buhl DC Mt Cntl Syt EEE ntnatnal Cnfnc n Autatn and Ltc SRababu (007) Mdln and Cntl f a Buhl DC Mt NTR Bal K B (00) Mdn Pw Elctnc And AC D Pntc Hall PTR F 9 Gáfca d ultad Octub