Implementación experimental de sistema de control para el estudio de interacciones electromecánicas en una máquina de corriente directa

Abstract

Durante mucho tiempo, la electrónica de potencia ha sido fundamental para el desarrollo de nuevas tecnologías en la conversión y transmisión de energía. Ejemplos de estos dispositivos incluyen fuentes de generación de energía eléctrica, bancos de baterías, accionamientos de máquinas eléctricas y la transmisión de energía en sistemas eléctricos.

Los conversores son esenciales en diversas áreas e industrias, ya que su función principal es adaptar la energía eléctrica a las necesidades específicas de cada situación. Se utilizan en electrónica de consumo, automoción, energías renovables, telecomunicaciones, industria e informática. En cada una de estas áreas, los conversores desempeñan un papel crucial al transformar la energía desde una fuente para luego distribuirla a través de redes, baterías, motores, etc., todo con el objetivo de asegurar el uso óptimo y eficiente de dispositivos y sistemas eléctricos.

Con el propósito de operar los motores eléctricos, que son el objeto de estudio en este trabajo, se propone el uso de conversores de potencia. Estos dispositivos son capaces de convertir y gestionar la energía según sea necesario y de controlar la velocidad y el torque de giro en motores.

En este trabajo de título, se implementa experimentalmente un sistema a partir de una propuesta de diseño y análisis teórico basado en simulaciones. Se construye el circuito del conversor buck, que consta de un interruptor controlado por modulación de ancho de pulso (PWM), un inductor, un condensador y un diodo. Además, se desarrolla una fuente de alimentación a partir de un rectificador de onda con elementos pasivos para regular su corriente y voltaje, así como filtros adicionales.

Este circuito está diseñado para reducir la tensión de entrada y obtener una salida controlable, regulada por un microcontrolador. Se realiza una validación del sistema de control a través de simulaciones computacionales y se establecen todas las conexiones necesarias. Sin embargo, más adelante se descubre que la fuente diseñada no cumple con los requisitos debido a la presencia de un transitorio en la conexión a la red. Esto causa la activación de un fusible que protege al conversor. Como resultado, no es posible probar el conversor, aunque la parte del controlador y los sensores funciona experimentalmente.

Como trabajo futuro, se propone validar un sistema experimental con un rediseño del conversor y/o la fuente construida para garantizar su correcto funcionamiento.