Estrategia de detección y localización de fallas en sensor de velocidad y llaves del inversor para accionamientos eléctricos de tracción

PABLO M. DE LA BARRERA; LUIS ESTEBAN VENGHI; LUIS SILVA; FACUNDO AGUILERA; CRISTIAN H. DE ANGELO

Rafaela, Santa Fe, Argentina

Jornada; 1a Jornada de Aportes científico - académicos de la UNRaf; 2022

Universidad Nacional de Rafaela

Los vehículos eléctricos (VE) utilizan accionamientos eléctricos (AE) para su tracción, compuestos generalmente por una máquina eléctrica, un inversor, un sistema de control y sensores. Estos AE son susceptibles a diferentes tipos de fallas, siendo las fallas en los sensores una de las principales causas de pérdida de control de los AE, más aún en el contexto automotriz donde las mediciones de los sensores pueden corromperse o interrumpirse, provocando un deterioro en el funcionamiento general del VE. Particularmente, los sensores de velocidad se encuentran expuestos a golpes, vibraciones y esfuerzos mecánicos, por lo tanto, las fallas se manifiestan con mayor frecuencia en este tipo de sensores y, en consecuencia, han adquirido un tratamiento importante en la literatura. Por esta razón, para evitar que las fallas en el sensor de velocidad afecten el desempeño de control del AE, lo primero que se debe realizar es detectar la falla para luego reconfigurar el control. Generalmente se utilizan estrategias basadas en modelos matemáticos que permiten estimar la velocidad. A partir de la comparación entre la velocidad estimada y la medida, se genera una señal de residuo que permite diagnosticar la presencia de fallas. Sin embargo, estas estrategias de estimación se basan en un modelo idealizado de motor de inducción alimentado por un sistema trifásico simétrico y balanceado, a partir de un inversor. En consecuencia, si ocurre una falla en una llave del inversor se producen incrementos en los errores de estimación que afectan la señal de residuo, provocando diagnósticos incorrectos. Por otra parte, en muchas propuestas de sistemas de control tolerantes a fallas (SCTF) en sensores de velocidad, la velocidad estimada se utiliza para hacer la reconfiguración del lazo de control cuando se detecta una falla, reemplazando la señal del sensor por la estimación para mantener el AE en funcionamiento. En este tipo de SCTF, un diagnóstico incorrecto debido a una falla en el inversor puede ser más perjudicial para el desempeño del control que la presencia de la falla en el AE. Si bien en la literatura se han propuesto diferentes estrategias para el diagnóstico de fallas en las llaves del inversor de un AE, estas no permiten diferenciar si las fallas se producen en un sensor de velocidad o en las llaves. Por lo tanto, se desarrolló una estrategia de detección y localización de fallas en AE para tracción que median te resultados de simulación numérica demostró distinguir entre fallas en el sensor de velocidad y fallas en las llaves del inversor, evitando falsas alarmas.