Resumen de Aportación a las técnicas de estimación de la posición del rotor de un motor de reluctancia conmutada en aplicaciones con rangos de velocidades variadas
En el mercado del sector electrodoméstico, el accionamiento eléctrico con motor serie universal ocupa prácticamente la totalidad de las aplicaciones. No obstante, las posibilidades de avance en la reducción de costes o en el control están casi agotadas. El motor de reluctancia conmutado (SRM, ó VR) representa una ruptura de esta situación, ya que las proporciones habituales entre chapa magnética y cobre cambian drásticamente eliminándose el cobre del rotor, aumentándose la tarea en el control y permitiendo además, abordar formas de diseño del accionamiento integradas en la aplicación. A ello se añade una mejora del rendimiento del motor, alcanzándose valores del 90% en el SRM frente al del habitual 45% del motor serie universal utilizado en electrodomésticos. Los dos principales inconvenientes específicos de este tipo de motor son la complejidad de su control y el ruido que produce en funcionamiento En el sector electrodoméstico de lavadoras, la incorporación de un motor que permita eliminar otros componentes del conjunto motor-acoplamiento mecánico supone una aportación importante en la reducción de costes y en la diferenciación del producto. Al incorporar el acoplamiento del motor directamente sobre el eje de giro, es decir, un motor incorporado integralmente en el tambor, se eliminarían las poleas y la correa de acoplamiento.
El estudio presentado en esta tesis tiene como principal objetivo el diseño de un accionamiento SRM para una lavadora domestica más eficiente energéticamente y más competitivo en coste, comparado con accionamientos que utilizan un motor con imanes permanentes.
En el estudio también se incluye uno de los 2 problemas mencionados anteriormente, en lo que se refiere a la complejidad del control del motor. Un SRM requiere de un sensor de posición para realizar la activación secuencial de las fases del motor, y dar movimiento al rotor. Este componente incrementa el coste, aumenta las conexiones eléctricas, y por tanto la complejidad del accionamiento.
Para eliminar el sensor de posición se han presentado una variedad de técnicas. Algunas de ellas, son aplicables estrictamente en algunos rangos de velocidad, y difieren unas de otras, en el número de terminales de medida que utilizan y la carga computacional que requieren para su implementación.
Parte de este estudio, se centra en analizar estas técnicas en función de la velocidad en que trabajan y adaptarlas a un motor de reluctancia conmutada con un número alto de polos sobre el estator y el rotor. El reto, seleccionar una técnica aplicable en un amplio rango de velocidades que incluya: el proceso de lavado (0-60rpm) y el proceso de centrifugado (0-1000rpm) de una lavadora doméstica.
Además, la técnica seleccionada debe utilizar el menor número de terminales de medida y una reducida carga computacional.
El análisis que se ha seguido en este estudio, ha permitido seleccionar una técnica aplicable en el rango amplio de velocidades requerido. La técnica se realiza utilizando una red adaptativa con topología difusa, para aproximar la inductancia de fase. Debido a que la estimación de la inductancia de fase, depende de la resistencia de fase y esta a su vez de la temperatura, se ha añadido un algoritmo para actualizar este valor, al algoritmo de control del sistema. Los algoritmos enunciados se han implementado, utilizando una FPGA. La técnica se implementa utilizando 4 sondas de voltaje, 2 sondas de corriente, y un algoritmo con una reducida carga computacional.
