La simulación PHIL (por sus siglas en inglés, Power Hardware-in-the-Loop) representa una herramienta versátil, segura y de bajo costo, la cual permite emular el comportamiento eléctrico de diferentes componentes o sistemas eléctricos con la finalidad de generar un entorno seguro de pruebas para validación de dispositivos de control, desarrollo de prototipos y análisis con fines de investigación científica. Aunado a esto el análisis de máquinas eléctricas rotativas representa una importante área de interés para investigadores y el sector industrial ya que gran parte de la energía generada a nivel mundial es consumida por motores, además, el desarrollo de nuevos dispositivos de control y la propuesta de técnicas novedosas para la detección oportuna de fallas representan áreas de oportunidad en las cuales se requiere de bancos de pruebas con características como: precisión, repetibilidad entre pruebas, entornos de prueba seguros, etc. En este sentido, este trabajo presenta el desarrollo de un sistema PHIL monofásico con la finalidad de emular el comportamiento en corriente de máquinas eléctricas rotativas. Se proponen diferentes casos de estudio orientados a circuitos resistivos y resistivos-inductivos los cuales forman parte fundamental de la representación del circuito equivalente de un motor eléctrico, posteriormente se realiza un caso de estudio de emulación de comportamiento de un motor de CC junto con un puente rectificador, y finalmente se propone un caso de estudio basado en un modelo neuronal monofásico de un motor de inducción bajo diferentes condiciones de operación que incluyen diferentes condiciones de carga mecánica y diferentes condiciones de vueltas en devanados en cortocircuito en el estator. Por lo tanto, por medio de este trabajo se establecen bases sólidas para el desarrollo de un sistema PHIL con la capacidad de emular no solo máquinas eléctricas rotativas sino ya que el sistema se basa en un control en base a una corriente de referencia, diversas cargas o fuentes de alimentación pueden ser emuladas por medio del desarrollo propuesto ampliando las aplicaciones del sistema.
Power Hardware-in-the-loop (PHIL) simulation is a useful, reliable and low-cost tool which allows emulating electrical behavior of different components or systems offering safe work environments for prototyping, drivers control design, and scientific research. In addition to this, the analysis of rotating electric machines represents an important area of interest for researchers and the industrial sector since most of the generated energy worldwide is consumed by motors, besides, the development of new control devices and the proposal of innovative techniques for appropriate fault detection represent some opportunity areas where test bench are required with different characteristics such as: precision, repeatability between tests, safe test environments, etc. In this sense, this work presents the development of a single-phase PHIL system with the capability to emulate the current behavior of rotating electrical machines. Different study cases are proposed. Firstly, a resistive load and resistive-inductive load are emulated which are a fundamental part of the representation of the equivalent circuit of an electric motor. Secondly, a DC motor along with a rectifier bridge is emulated by means of a theoretical model. Finally, a single-phase neuronal model of an induction motor under different operating conditions that include different mechanical load conditions and different winding conditions (short-circuited faults) in the stator is tested in the PHIL simulator. Therefore, through this work, solid bases are established for the development of a PHIL system with the capability to emulate rotating machines electric behavior, besides, other different loads can be simulated in this scheme since the PHIL requires a current signal reference signal that could be sourced by models of different loads being able to expand the applications for the proposed system.
