Identificación de parámetros en tiempo real de un motor de CD de imanes permanentes sin escobillas

Abstract

En este trabajo se aborda el problema de identificar los parámetros del modelo dinámico de un motor de CD de imanes permanentes sin escobillas: resistencia e inductancia del estator, constante de fuerza contraelectromotriz, coeficiente de amortiguamiento y momento de inercia. La identificación de parámetros se hace a través de mediciones en tiempo real de las variables eléctricas y mecánicas de un motor de 6000 rpm, y del análisis de las respuestas, transitoria y en estado estacionario, en distintos regímenes de operación. Se adaptaron las pruebas estándar con la máquina operando como motor o generador en vacío, a rotor bloqueado, y de mediciones de resistencias considerando las características de operación de este tipo de motores. Se propusieron esquemas de arranque y operación en lazo abierto y un algoritmo de operación utilizando sólo dos sensores de posición. También se implementó el algoritmo de mínimos cuadrados recursivos con factor de olvido para identificar el coeficiente de amortiguamiento y el momento de inercia de la aproximación de primer orden del motor. Los resultados se validaron contra los parámetros proporcionados por el fabricante y comparando las respuestas experimental y la simulación utilizando el modelo en el espacio de estados en lazo abierto y en lazo cerrado.

This thesis addresses the problem of identifying the dynamic model parameters of a permanent magnet brushless DC motor: stator resistance and inductance, back-emf force, damping coefficient and moment of inertia. The parameter identification is done through real-time measurements of the electrical and mechanical variables of a 6000 rpm, motor, and through the analysis of transient and steady-state responses in different operation regimes. Standard tests, such as no-load with the machine operating as a motor or a generator, blocked rotor and resistance measurements were adapted to fit the operation characteristics of this kind of motors. Startup and open-loop schemes were proposed, as well as an algorithm for running with only two position sensors. The recursive least-squares algorithm with forgetting factor was used to identify the damping coefficient and moment of inertia of the first order approximation of the motor. The results are validated against manufacturer provided information and by comparing the experimental and simulation results using the state space model in open and closed-loop operation.