Errepideko garraioa da berotegi-efektuko gasen isurketen arduradun nagusienetako bat. Literatura zientifiko berrienaren arabera, ibilgailu elektrikoak (EV, electric vehicle, ingelesez) masiboki merkaturatzea beharrezkoa izango da, besteak beste, aldaketa klimatikoari aurre egiteko. Beraz, automobilgintzaren industria eta zenbait estatu mailako eta nazioarteko gobernu-erakunde baliabide ugari inbertitzen ari dira helburu hori lortzeko. Esfortzu horiei esker, ibilgailu elektrikoetarako propultsio-sistema berriak garatzen ari dira.

Fase anitzeko motor elektrikoak etorkizun handiko teknologiak dira ibilgailu elektrikoen propultsio-sistema berrietan integratzeko. Zenbait abantaia dituzte teknologia horiek hiru fasedun makina konbentzionalekin konparatuz gero, hala nola potentzia-dentsitate altuagoa, hutsegite tolerantzia, kizkurdura baxuagoa momentu elektromagnetikoan, eta eraginkortasun altuagoa. Eskuragarri diren fase anitzeko arkitekturen artean, iman iraunkorreko makina sinkrono (PMSM, Permanent Magnet Synchronous Machine, ingelesez) dual trifasikoak nabarmendu daitezke ibilgailu elektrikoetan ezartzeko, gauzatu beharreko trantsizio teknologikoa nahikoa zuzena baita hiru faseko teknologietatik abiatuta. Etorkizuneko ibilgailuek izango dituzten eskakizun zorrotzak kontuan hartuta, hurrengo belaunaldiko ibilgailu elektrikoetan erabiltzeko trakziorako soluzio berria proposatzen du Europar Batasunak finantzatutako FITGEN proiektuak. Sei fase dituen Silizio Karburozko (SiC) inbertsorea erabiltzen da abiadura handiko hiru faseko IPMSM motor berri bati eragiteko, ezaugarri nagusi bezala potentzia-dentsitate altua duena. Horrez gain, dc/dc bihurgailu bat ezartzen da baterien eta potentzia-inbertsorearen artean, dc karga azkarrak ahalbideratuz. Garestiak diren eta eraginkortasun baxua duten blokeatze-tentsio altuko gailu erdieroaleen erabilera ekiditzeko, turrustan konektatutako dc-link konfigurazioa erabiltzen da sei fasetako inbertsorean.

Aurretik aipatutako proiektuarekin erlazionatzen da tesi hau. Tesiaren helburua da turrustan konektatutako kondentsadoreak dituzten eragile trifasiko

dualen kontrolerako soluzio berriak diseinatzea, garatzea eta balioztatzea. Momentu elektromagnetikoaren erregulazio zehatza eskaini behar du kontrolak, kontuan hartuta motor trifasiko dualak akoplamendu handia duela talde trifasikoen artean. Horrez gain, abiadura altuetan operatu behar du kontrolak (22.500 rpm-artekoak), 24 kHz-etara arteko kommutazio-mahiztasunekin lan eginez. Abiadura-eremu osorako kontrola gauzatu behar da, IPMSMaren saturazio magnetiko handia kontuan hartuta. Azkenik, derrigorrezkoa da turrustan konektatutako dc-link-eko tentsioak orekatzen dituen algoritmo aktiboa integratzea, konfigurazio horren portaera dela-eta.

Hori guztia kontuan hartuta, izar konexioa duten n fasedun motorren portaera fisikoa deskribatzen duten formula matematikoen analisi sakona gauzatzen da. Azterketa orokortu horrek erraztu egiten du fase anitzeko arkitekturen modeloen inplementazioa. Hain zuzen ere, fase anitzeko motorren modelizazioa azaltzen da horien fase-magnitude naturaletan. Ondoren, modeloa sinplifikatu egiten da transformazio bektorial egokiak erabiliz. Tesiaren atal horren amaieran zenbait simulazio-emaitza aurkezten dira modelizaziorako prozedura orokortua ilustratzeko.

Behin hori guztia eginda, automobilerako IPMSM simetriko dual trifasikoetara partikularizatzen dira aurretik gauzatutako modelo orokortuak. Alde horretatik, hiru hurbilketa aztertzen dira modelizaziorako. Lehenak bere fasezko aldagai naturaletan errepresentatzen du motorra. Hurrengo biek, aldiz, transformazio bektorialak erabiltzen dituzte. Fase anitzeko modeloa lortzeko, bobinatu-taldeen arteko akoplamendu magnetikoa kontsideratzen duen sei fasedun transformazio bektoriala ezartzen da. Aldiz, hiru fase bikoitzeko modeloa errepresentazio sinplifikatu bat da, bobinatu-talde bakoitzari hiru faserako transformazio bektorial konbentzionalak ezarriz lortzen dena. Beraz, magnitude trifasikoak esplizituki adierazten dira hiru fase bikoitzeko modeloan. Garatutako modelo guztiak instrumentalak dira, kontrolerako soluzio berriak garatzen laguntzeko, eta baita ere horien simulazio bidezko aurretiko balioztapena gauzatzeko erabilgarri direnak.

Modelizazioari dagokion analisia amaitu ondoren, momentu elektromagnetikoaren kontrolerako hiru algoritmo bektorial aurkezten dira, IPMSM dual trifasiko simetrikoetarako balio dutenak. Lehenik, hiru fase bikoitzeko kontrola aztertzen da, set trifasiko bakoitzaren korronteen erregulazio independentea ahalbideratzen duena. Bigarrenak, fase anitzeko kontrolagailu deritzonak, posible egiten du momentu elektromagnetikoaren erregulazio zehatza, bi set trifasikoen akoplamendu magnetikoa kontuan hartzen baitu. Azkenik, momentu elektromagnetikoaren kontrolerako algoritmo hibridoa deritzona proposatzen da tesi honen kontribuzio nagusienetakoa bezala. Transformazio matrizial berri bat

erabiltzen du soluzio horrek, eta aurretik aipatutako bi kontrol-soluzioen errepresentazio bektorialak konbinatzen ditu. Horrela, horien abantaiak aprobetxatzen dira, desabantaiak ekidinez. Automobilerako eragile baten beharrizanak betetzeko derrigorrezkoak diren osagaiak biltzen ditu kontrolagailu berri horrek. Hori da, korronte-erreferentziak sortzeko algoritmoa dauka, abiaduraren normalizaziorako bloke batetan, tentsioaren limitearen jarraipenerako bloke batetan eta 2D tauletan (LUT, Look-up Table, ingelesez) oinarritzen dena. Osagai horren bidez posible da beharrezkoak diren korronte-erreferentziak sortzea, abiatura eremu guztian zehar, saturazio magnetikoa eta akoplamenduak kontuan hartuta, momentu elektromagnetikoa modu zehatzean sortu ahal izateko. Horrez gain, bai korronte-erreguladoreak eta baita ere modulazio-algoritmoa fase anitzeko egoerara moldatzen dira.

Turrustan konektatutako dc-link konfigurazioa sistema trifasiko dualetan xehetasun handiarekin errepresentatzen duen modelo matematikoa aurkezten da ere. Modelo matematiko horren laguntzaz, tentsioak orekatzeko helburua duen algoritmo berria garatzen da, motorraren abiadura-eremu osoan lan egiten duena. Ondoren, aurretik proposatutako kontrolagailu hibrido bektorialean eta hiru fase bikoitzekoan integratzen da soluzio hori. Simulazio-emaitzek frogatzen dutenez, soluzio hibridoak emaitza askoz hobeak lortzen ditu. Horrez gain, tentsioak orekatzeko algoritmoa erabiltzea derrigorrezkoa dela frogatzen da, hori desaktibatuz gero sortzen diren ezegonkortasunek propultsio-sistemaren integritatea arriskuan jartzen baitute.

Azkenik, esperimentalki balioztatzen dira proposatutako momentu elektromagnetikoaren kontrolerako algoritmo hibridoa eta tentsioak orekatzeko algoritmoa. Hasiera batean, proposatutako soluzioak prototipatze azkerreko kontrolerako (RCP, Rapid Control Prototyping, ingelesez) dSPACE MicroAutoBox II denbora errealeko gailu digitalean integratzen dira. Ondoren, TRL-6 mailan balioztatzen da kontrol-sistema laborategian, 135 kW-ko potentzia maximoa duen prototipoan, FITGEN proiektuaren testuinguruan garatutakoa. Hasierako entseguek erakusten duten moduan, beharrezkoa da gurutzatutako PWM teknika bat erabiltzea, estatoreko harilkatuan faseen artean den gainezartzea dela-eta. Aldaketa hori gauzatu ondoren, kontrolagailua estentsiboki frogatzen da laborategian hainbat operazio-profil erabiliz, lau gidatze-ziklo horien artean. Test horiek amaitu ondoren, ibilgailu elektriko erreal batetan integratzen da eragilearen prototipoa, eta kontrol-soluzio berriak TRL-7 mailan balioztatzen dira, dinamometro batetan eta baita ere bidean. Horri guztiari esker, dc-link a turrustan duten IPMSM dual trifasikoen aplikabilitate industriala frogatzen da, eta proposatutako kontrolerako soluzioak guztiz balioztatzen dira, horiek automozioko aplikazio errealetan erabili ahal izateko.