148 research outputs found
Control of dual three-phase IPMSM drive with cascaded DC-link capacitors for third generation EV
No full textIn this work, a dual three-phase Interior Permanent Magnet Synchronous Machine (IPMSM) drive connected to a high voltage DC/DC converter (800 V) at its input is considered for electric vehicle (EV) applications. The drive is constituted by two cascaded three-phase inverters, enabling fast charging capabilities. In this particular configuration, balancing the input voltages of the two inverters is mandatory during operation. A novel control approach that not only provides such voltage balancing but also considers the cross-coupling effects of the dual-three phase IPMSM is proposed, guaranteeing an adequate torque regulation through the whole operation range of the drive. Simulation results, generated by means of a high fidelity platform, are provided to validate the proposed approach. Additionally, preliminary experimental results are also included. Index Terms—dual three-phase IPMSM, cascaded DC-link, multiphase, electric vehicles, voltage balancing, variable DC-link
Full-Speed Range Control of a Symmetrical Six-Phase Automotive IPMSM Drive with a Cascaded DC-link Configuration
No full textThis work considers the utilization of a symmetrical six-phase interior permanent magnet synchronous machine drive, including a cascaded dc-link configuration, to make up an electric vehicle propulsion system. This way, fast charging capabilities are provided while avoiding the utilization of power semiconductors with high voltage ratings. In this scenario, the control algorithm must deal with the non-linearities of the machine, providing an accurate setpoint command for the whole torque and speed range of the drive. Therefore, cross-coupling effects between the winding sets must be considered, and the voltage of the cascaded dc-link capacitors must be actively monitored and balanced. In view of this, the authors propose a novel control approach that provides all these functionalities. The proposal is experimentally validated in a full-scale 70 kW electric drive prototype, tested in a laboratory set-up and in an electric vehicle under real driving cycle conditions.This research has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under project FITGEN grant agreement No 824335. This work has been supported in part by the Government of the Basque Country within the fund for research groups of the Basque University system IT978-16 and the research program ELKARTEK (project ENSOL2-KK-2020/00077), and also by the Ministerio de Ciencia e Innovación of Spain within the project PID2020-115126RB-I00 and FEDER funds
Acto de entrega del Premio Manuel Lekuona 1990 a Gerardo López de Guereñu Galarraga
No full textSe transcriben los discursos realizados con motivo de la entrega del Premio "Manuel Lekuona" 1990 a López de Guereñu en Vitoria-Gasteiz. En el acto intervinieron entre otros, Micaela Portillo, Edorta Kortadi, González Salazar, etcThe author transcribes the speeches made during the delivery of the 1990 Manuel Lekuona Prize to Gerardo López de Guereñu Galarraga in Vitoria-Gasteiz. In the ceremony, among others, Micaela Portillo, Edorta Kortadi, González Salazar, etc read their speeche
Field weakening and sensorless control solutions for synchronous machines applied to electric vehicles.
No full text184 p.La polución es uno de los mayores problemas en los países industrializados. Por ello, la electrificación del transporte por carretera está en pleno auge, favoreciendo la investigación y el desarrollo industrial. El desarrollo de sistemas de propulsión eficientes, fiables, compactos y económicos juega un papel fundamental para la introducción del vehículo eléctrico en el mercado.Las máquinas síncronas de imanes permanentes son, a día de hoy la tecnología más empleada en vehículos eléctricos e híbridos por sus características. Sin embargo, al depender del uso de tierras raras, se están investigando alternativas a este tipo de máquina, tales como las máquinas de reluctancia síncrona asistidas por imanes. Para este tipo de máquinas síncronas es necesario desarrollar estrategias de control eficientes y robustas. Las desviaciones de parámetros son comunes en estas máquinas debido a la saturación magnética y a otra serie de factores, tales como tolerancias de fabricación, dependencias en función de la temperatura de operación o envejecimiento. Las técnicas de control convencionales, especialmente las estrategias de debilitamiento de campo dependen, en general, del conocimiento previo de dichos parámetros. Si no son lo suficientemente robustos, pueden producir problemas de control en las regiones de debilitamiento de campo y debilitamiento de campo profundo. En este sentido, esta tesis presenta dos nuevas estrategias de control de debilitamiento de campo híbridas basadas en LUTs y reguladores VCT.Por otro lado, otro requisito indispensable para la industria de la automoción es la detección de faltas y la tolerancia a fallos. En este sentido, se presenta una nueva estrategia de control sensorless basada en una estructura PLL/HFI híbrida que permite al vehículo continuar operando de forma pseudo-óptima ante roturas en el sensor de posición y velocidad de la máquina eléctrica. En esta tesis, ambas propuestas se validan experimentalmente en un sistema de propulsión real para vehículo eléctrico que cuenta con una máquina de reluctancia síncrona asistidas por imanes de 51 kW
Nuevo convertidor de potencia para la reducción de los problemas derivados de la tensión de modo común en el tren de tracción de los vehículos eléctricos.
No full text374 p.Los sistemas de propulsión de los vehículos eléctricos se enfrentan al problema recurrente de la tensión de modo común (CMV), la cual produce serios problemas en los motores cuando se accionan por inversores que se controlan con estrategias de modulación basadas en la modulación por ancho de pulso. La conmutación de los dispositivos produce formas de onda de tensión desequilibradas que oscilan a altas frecuencias y producen una forma de onda de CMV perjudicial para el sistema de propulsión. Como la tendencia de los fabricantes de vehículos eléctricos consiste en aumentar la tensión de las baterías (sistemas de 800 V) y la velocidad de rotación de los motores (aumentando la frecuencia de conmutación), los problemas de la CMV se pueden hacer más frecuentes, lo cual puede provocar un mal funcionamiento del motor o incluso un fallo total del sistema. Considerando lo anterior, en esta tesis doctoral se propone y se analiza detalladamente un nuevo convertidor de potencia, denominado ZVR-D2, el cual se evalúa mediante simulaciones que permiten, por un lado, analizar detalladamente sus prestaciones y, por otro lado, permiten compararlo frente a otras soluciones que han sido previamente propuestas por otros autores. Además, se ha desarrollado un prototipo de este inversor de automoción a escala para validar experimentalmente el concepto de la reducción de la CMV. A partir de los resultados obtenidos se demuestra el alto desempeño del convertidor, logrando reducir esta tensión y, al mismo tiempo, buscando un equilibrio entre el resto de sus prestaciones
Field weakening and sensorless control solutions for synchronous machines applied to electric vehicles.
No full text184 p.La polución es uno de los mayores problemas en los países industrializados. Por ello, la electrificación del transporte por carretera está en pleno auge, favoreciendo la investigación y el desarrollo industrial. El desarrollo de sistemas de propulsión eficientes, fiables, compactos y económicos juega un papel fundamental para la introducción del vehículo eléctrico en el mercado.Las máquinas síncronas de imanes permanentes son, a día de hoy la tecnología más empleada en vehículos eléctricos e híbridos por sus características. Sin embargo, al depender del uso de tierras raras, se están investigando alternativas a este tipo de máquina, tales como las máquinas de reluctancia síncrona asistidas por imanes. Para este tipo de máquinas síncronas es necesario desarrollar estrategias de control eficientes y robustas. Las desviaciones de parámetros son comunes en estas máquinas debido a la saturación magnética y a otra serie de factores, tales como tolerancias de fabricación, dependencias en función de la temperatura de operación o envejecimiento. Las técnicas de control convencionales, especialmente las estrategias de debilitamiento de campo dependen, en general, del conocimiento previo de dichos parámetros. Si no son lo suficientemente robustos, pueden producir problemas de control en las regiones de debilitamiento de campo y debilitamiento de campo profundo. En este sentido, esta tesis presenta dos nuevas estrategias de control de debilitamiento de campo híbridas basadas en LUTs y reguladores VCT.Por otro lado, otro requisito indispensable para la industria de la automoción es la detección de faltas y la tolerancia a fallos. En este sentido, se presenta una nueva estrategia de control sensorless basada en una estructura PLL/HFI híbrida que permite al vehículo continuar operando de forma pseudo-óptima ante roturas en el sensor de posición y velocidad de la máquina eléctrica. En esta tesis, ambas propuestas se validan experimentalmente en un sistema de propulsión real para vehículo eléctrico que cuenta con una máquina de reluctancia síncrona asistidas por imanes de 51 kW
Nuevo convertidor de potencia para la reducción de los problemas derivados de la tensión de modo común en el tren de tracción de los vehículos eléctricos.
No full text374 p.Los sistemas de propulsión de los vehículos eléctricos se enfrentan al problema recurrente de la tensión de modo común (CMV), la cual produce serios problemas en los motores cuando se accionan por inversores que se controlan con estrategias de modulación basadas en la modulación por ancho de pulso. La conmutación de los dispositivos produce formas de onda de tensión desequilibradas que oscilan a altas frecuencias y producen una forma de onda de CMV perjudicial para el sistema de propulsión. Como la tendencia de los fabricantes de vehículos eléctricos consiste en aumentar la tensión de las baterías (sistemas de 800 V) y la velocidad de rotación de los motores (aumentando la frecuencia de conmutación), los problemas de la CMV se pueden hacer más frecuentes, lo cual puede provocar un mal funcionamiento del motor o incluso un fallo total del sistema. Considerando lo anterior, en esta tesis doctoral se propone y se analiza detalladamente un nuevo convertidor de potencia, denominado ZVR-D2, el cual se evalúa mediante simulaciones que permiten, por un lado, analizar detalladamente sus prestaciones y, por otro lado, permiten compararlo frente a otras soluciones que han sido previamente propuestas por otros autores. Además, se ha desarrollado un prototipo de este inversor de automoción a escala para validar experimentalmente el concepto de la reducción de la CMV. A partir de los resultados obtenidos se demuestra el alto desempeño del convertidor, logrando reducir esta tensión y, al mismo tiempo, buscando un equilibrio entre el resto de sus prestaciones
Potentzia-bihurgailu matrizialen diseinu-prozesurako eta hutsegite-tolerantziarako soluzio berriak
No full text290 p.[ES]El convertidor matricial (MC) es un convertidor de potencia que destaca por sus características: realiza una conversión AC/AC directa en ausencia de grandes elementos reactivos, es eficiente, ligero y compacto. Sin embargo, el uso de dicho convertidor no está todavía muy extendido, principalmente por la complejidad de su arquitectura y sus algoritmos de control, y por su baja robustez.
En esta tesis se presentarán, en primer lugar, los conceptos básicos del MC. Posteriormente, se estudiará la modulación y el control de dicho convertidor en profundidad.
Una vez analizado el estado del arte del MC, se propondrán nuevas soluciones que mejoren el proceso de diseño del convertidor. Por una parte, se debe tener en cuenta que es muy complejo simular modelos que contienen MCs, y que el tiempo necesario para realizar dichas simulaciones resulta excesivo. En ese sentido, se propondrá y verificará una nueva técnica de simulación para superar los problemas antes mencionados. Además, se logrará simular un MC en tiempo real gracias a la técnica propuesta. Finalmente, se presentará una plataforma de prototipado rápido de control.
Finalmente, se tendrá en cuenta la baja robustez del MC. En ese sentido, se estudiará el comportamiento de dicho convertidor ante faltas en sus interruptores, se presentará una técnica de detección de interruptores en circuito abierto y se propondrá una nueva estrategia de control tolerante a fallos que permita el funcionamiento continuado del sistema en situaciones de falta.[EU]Gaur egun, potentzia-bihurgailuak hainbat aplikaziotan aurki ditzakegu, hala
nola haize-errotetan, makina industrialetan, ibilgailu elektriko eta hibridoetan,
itsasontzi eta urpekoetan, etab. Potentzia-bihurgailuak energia-bihurketarako
sistemetan erabiltzen dira, eta horien helburua energia elektrikoa era kontrolatuan
bihurtzea da. Potentzia-bihurgailuen topologien artean, bere ezaugarriak
direla medio, bihurgailu matriziala (MC, Matrix Converter) nabarmendu daiteke.
AC/AC bihurketa zuzena egiten du MCak, eta ez du osagai erreaktibo nabarmenik.
Horretaz gain, lau koadranteetan egin dezake lan bihurgailu horrek, eta
distortsio harmoniko baxua duten korronte eta tentsio sinusoidalak lortzen dira
bihurgailuaren sarreran eta irteeran. Gainera, MCaren sarreran potentzia-faktore
unitarioa lor daiteke, bihurgailuari konektatuta dagoen karga edozein dela ere.
Azkenik, oso bihurgailu eraginkorra da. Ezaugarri horiek direla-eta, hainbat aplikaziotan
erabiltzeko aproposa izan daiteke MCa. Hala ere, bihurgailu horren
erabilera ez dago oraindik oso hedatua, batez ere etengailu bidirekzional naturalik
ez dagoelako, MCaren arkitektura eta kontrola konplexuak direlako, eta
bihurgailuak mardultasun baxua duelako.
Tesi honetan, MCaren oinarrizko kontzeptuak aurkeztuko dira, lehenik eta behin.
Ondoren, MCa modulatzeko dagoen aukera zabala izango da kontuan, eta aukera
horien erakusgarri diren hiru modulazio-teknika azalduko dira: Alesina eta
Venturiniren teknika, modulazio-teknika bektoriala (SVM, Space Vector Modulation)
eta modulazio-teknika eskalar orokortua (GSPWM, Generalized Scalar
Pulse Width Modulation).
Bestalde, bihurgailuaren sarreran perturbazioak egon daitezkeela izango da kontuan
ere. Zentzu horretan, perturbazio horien eragin kaltegarriak konpentsatzeko
baliagarriak diren teknika nabarmenenen artearen egoera azalduko da tesian.
Perturbazio horiek konpentsatzen dituzten tekniken sinkronizazio-beharrizanak zeintzuk diren aztertuko da.
MCaren artearen egoera aztertu ondoren, bihurgailu horren diseinu-prozesua hobetzeko
baliagarriak diren soluzio berriak proposatuko dira. Alde batetik, kontuan
izan behar da MCak dituzten modeloak simulatzea konplexua dela, eta simulazioak
egiteko beharrezkoa den denbora gehiegizkoa izaten dela normalean. Horren
ondorioz, diseinu-prozesuan egin daitekeen simulazio-kopurua oso mugatua
dago. Alde horretatik, arazo hori gainditzeko baliagarria den SSMA (Switching
State Matrix Averaging Method) simulazio-teknika berria proposatu eta balioztatuko
da tesian. Horretaz gain, SSMA teknikari esker, denbora errealean simulatuko
da MCa PC-talde batean. Horrela, egoera iragankor oso luzeak simulatu ahal
izango dira arrazoizko denbora-tarte batean. Gainera, MCaren diseinu-prozesua
azkartzeko eta kontrol-algoritmoak arazteko baliagarria den prototipatze azkarreko
kontrolerako plataforma (RCP, Rapid Control Prototyping) aurkeztuko da
ere.
Azkenik, MCaren mardultasun baxuaren arazoari aurre egingo zaio. Bihurgailu
horren babeserako erabiltzen diren estrategiak ez dira bihurgailua % 100ean
babesteko gai. Beraz, egoera batzuetan posible da bihurgailuaren osagaietako
batek huts egitea. Hori gertatuz gero, beharrezkoa da estrategia hutsegitetoleratzaileak
erabiltzea, sistemaren funtzionamendu jarraitua bermatu beharra
badago. Horren harian, MCarentzako estrategia hutsegite-toleratzaileen artearen
egoera aurkeztuko da, eta etengailuen zirkuitu irekiko hutsegiteak gertatzen
direnean bihurgailuak duen portaera aztertuko da. Ondoren, hutsegite horiek
identifikatzeko baliagarria den estrategia bat aurkeztuko da, eta zirkuitu irekiko
hutsegite-egoeran MCaren hutsegite-tolerantzia hobetzeko baliagarriak diren
modulazio-algoritmo hutsegite-toleratzaile berriak proposatu eta balioztatuko dira,
bai simulazioaren bidez, eta baita esperimentalki ere
Mugikortasun elektrikorako BMS plataformaren garapena
No full textTrantsizio energetikoak mugikortasun elektrikoaren erabilera sustatu du, bereziki azken urteotan. Ibilgailu elektrikoen eskaera gero eta handiagoa da, eta autofabrikatzaileek inbertsioak egin dituzte eskaera horri aurre egiteko, bai ikerkuntzan bai fabrikazioan. Ikerkuntza arloan,energia-biltegiratze sistemak garapen gehien behar duten teknologiak, horiek direlako ibilgailuen autonomian eta fidagarritasunean eragin handiena dutenak.
Ibilgailu elektrikoetan energia-biltegiratze sistemak Li-ioi baterietan oinarritzen dira, horiek dituzten ezaugarriak direla eta. Bateria-teknologia hau baldintza zehatzetan erabili behar da. Horregatik kudeaketa- edo kontrol-sistema bat behar dute. Sistema horiei Battery Management System deritze, Bateria Kudeaketa Sistema, eta bateriaren monitorizazioaz eta kontrolaz arduratzen dira.
Monitorizazioaz gain beste hainbat funtzio izango ditu BMSak: zelulen orekatze pasiboa, beste azpi-sistemetara konektatzeko erabiltzen diren kontaktoreen kontrola, eta sistemaren etena eta ebaluazioa. Ezinbestekoa da BMSa bateriaren segurtasun maila bermatu ahal izateko.
Gradu Amaierako Lan honetan Battery Management System baten kontrolsoftwarea garatu da. Lan hau Euskal Herriko Unibertsitatearen, EuskoIker fundazioaren eta Tecnalia Research and Innovation fundazioaren arteko kolaborazioa den Tecnalia Gelan garatu da, unibertsitateko irakasle baten eta enpresako ikerlari baten laguntzarekin. Softwarea garatzeko Matlab/Simulink programa erabili da, eta Model Based Design edo Modeloetan Oinarritutako Diseinua erabili da, ere.
BMSa garatzeko bateria baten zirkuitu baliokidea sortu da, eta horren gainean garatu eta probatu da sistema osoaren funtzionaltasuna. Bateriaren zirkuitu baliokidea eratzeko Matlabeko Simscape Battery liburutegia erabili da, eta BMSa Simulinkeko liburutegien bidez garatu da. Kontrol sistemaren zati nagusia egoeramakinetan oinarrituta dago. Garapenaren amaieran, simulazio bidez sistemaren eginkizun guztiak frogatu eta egiaztatu dira
Control solutions for multiphase permanent magnet synchronous machine drives applied to electric vehicles
No full text207 p.En esta tesis se estudia la utilización de un accionamiento eléctrico basado en una máquina simétrica dual trifásica aplicada al sistema de propulsión de un vehículo eléctrico. Dicho accionamiento está basado en una máquina síncrona de imanes permanentes interiores. Además, dispone de un bus CC con una configuración en cascada. Por otra parte, se incorpora un convertidor CC/CC entre el módulo de baterías y el inversor de seis fases para proveer el vehículo con capacidades de carga rápida, y evitando al mismo tiempo la utilización de semiconductores de potencia con altas tensiones nominales. En este escenario, el algoritmo de control debe hacer frente a las no linealidades de la máquina, proporcionando un comando de consigna preciso para todo el rango de par y velocidad del convertidor. Por lo tanto, deben tenerse en cuenta los efectos de acoplamiento cruzado entre los devanados, y la tensión de los condensadores de enlace en cascada debe controlarse y equilibrarse activamente. En vista de ello, los autores proponen un novedoso enfoque de control que proporciona todas estas funcionalidades. La propuesta se ha validado experimentalmente en un prototipo a escala real de accionamiento eléctrico de 70 kW, probado en un laboratorio y en un vehículo eléctrico en condiciones reales de conducción.Tecnali
- …
