Aplicación de un método basado en modelos a la detección en línea de fallos del rectificador rotativo en máquinas síncronas sin escobillas

Resumen

Los convertidores son uno de los componentes más sensibles de cualquier sistema de conversión de potencia cuando se trata de fallos eléctricos. Además, si estos convertidores se utilizan en un sistema rotativo, como es el caso del rectificador rotativo utilizado en las máquinas síncronas sin escobillas, aparte de estar también expuestos a efectos mecánicos por lo que tienen una mayor probabilidad de fallo, no se dispone de acceso directo, lo que provoca una falta de medidas disponibles para la monitorización de estado. En este trabajo se aplica un método basado en modelos para la detección en línea de fallos de diodo abierto, cortocircuito de diodo y fallos de fase abierta de la excitatriz en los rectificadores rotativos de las máquinas síncronas sin escobillas. El método aplicado se basa en la comparación entre las corrientes de excitación medida y teórica, calculada esta última mediante un modelo de máquina sana a partir de los valores reales de salida de la máquina. La estrategia de protección propuesta destaca por su simplicidad computacional y su carácter no invasivo, lo que facilita su aplicación industrial sin necesidad de ningún otro equipamiento o adaptación. Su aplicabilidad se ha verificado mediante una doble aproximación, por un lado, mediante simulaciones por ordenador, y por otro mediante ensayos experimentales, obteniéndose resultados satisfactorios. La investigación realizada demuestra que, con el método propuesto, dados unos errores típicos razonables de medida y estimación del modelo inferiores al 5 %, son detectables diferencias positivas entre las corrientes de excitación medidas y las teóricas superiores al 13 %, 200 % y 30 % para faltas de diodo abierto, faltas de diodo en cortocircuito y faltas de excitación en fase abierta, respectivamente, con al menos un intervalo de confianza del 95 %.