Avances en la eficiencia de motores eléctricos multifásicos
Un equipo de investigadores de la Universidad de Málaga ha logrado un avance significativo en la mejora de la eficiencia de motores eléctricos utilizados en movilidad eléctrica y aeronáutica. Este proyecto, financiado por la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación, busca optimizar el consumo energético y extender el rango de funcionamiento de estos motores, permitiendo recorrer mayores distancias con la misma batería. En colaboración con la Universidad Politécnica de Madrid, los científicos han desarrollado un sistema innovador que reduce las pérdidas energéticas y mejora la calidad de la corriente eléctrica.
Los motores eléctricos multifásicos, que pueden contar con cinco, seis o más fases eléctricas, se diferencian de los motores industriales tradicionales, que son generalmente trifásicos. Estos motores son cada vez más utilizados en vehículos eléctricos, aeronaves y aplicaciones industriales avanzadas, como generadores o ascensores ultrarrápidos. Aunque ofrecen una mayor eficiencia y una mejor distribución de potencia, su control es más complejo debido a la cantidad de variables involucradas.
Control predictivo para mitigar las distorsiones eléctricas
La novedad del estudio, titulado ‘Multivector model predictive control for multiphase induction machines with dead-time knowledge’, se centra en el efecto del tiempo muerto, una interrupción necesaria en los convertidores electrónicos que puede causar distorsiones eléctricas y disminuir el rendimiento del sistema. Para abordar este desafío, los investigadores han perfeccionado una técnica llamada ‘control predictivo basado en modelo’, que permite anticipar el comportamiento del motor y seleccionar la acción de control más adecuada en situaciones de pérdida de señal o energía.
El algoritmo desarrollado, conocido como ‘Dead-Time Influence Estimation Model Predictive Control (DIE-MPC)’, estima y compensa en tiempo real el impacto del tiempo muerto en el funcionamiento del motor. Gracias a esta información, el sistema toma decisiones más precisas, lo que resulta en una reducción de las corrientes parásitas responsables de pérdidas energéticas, calentamientos y vibraciones. Mario Durán, investigador de la UMA y coautor del estudio, destaca que este avance garantiza una mayor eficiencia en el rendimiento del motor.
Resultados prometedores en ensayos experimentales
Para validar estos hallazgos, el equipo de investigación llevó a cabo una serie de ensayos experimentales en un banco de pruebas diseñado para emular el sistema de propulsión de un vehículo. Los resultados obtenidos fueron notables: a una frecuencia de control de 20 kilohertz, el nuevo método redujo hasta un 31,7% las componentes armónicas de corrientes no productivas, que generan pérdidas en forma de calor. Además, se logró minimizar cerca de un 50% la distorsión total de la calidad de la corriente en comparación con las estrategias convencionales.
Los investigadores también observaron reducciones superiores al 50% en ciertas componentes armónicas de la corriente eléctrica que deforman la señal ideal, lo que representa una mejora considerable en la eficiencia energética. Ignacio González, otro de los coautores del estudio, asegura que las mejoras se mantienen en diversas condiciones de funcionamiento, lo que evidencia la robustez del algoritmo desarrollado.
Este avance no solo representa un paso hacia un uso más eficiente de los motores multifásicos en aplicaciones de próxima generación, sino que también promete un control más preciso, una respuesta más rápida ante cambios de carga o velocidad, y un funcionamiento más suave, con menos ruido y vibraciones. Este estudio, respaldado por la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación y fondos del Plan Nacional de Investigación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, abre nuevas posibilidades en el futuro de la movilidad eléctrica y la aeronáutica.