ACCIONAMIENTOS DE MOTORES DE INDUCCIÓ INDUCCIÓN
Herman Ferná Fernández Departamento Ingenierí a Electrónica Centro de Electrónica de Potencia y Accionamientos (CEPAC) Junio 2005 hfernandez@
[email protected]
CONTENIDO
Fundamentos de los accionamientos de motores Definición Diagrama de bloques gen gené érico de un accionamiento Clasificación Tipos de cargas Dispositivos semiconductores e inversores El transistor bipolar de compuerta aislada (IGBT) y el IGCT La m má áquina de inducci inducció ón Estudio de la máquina en régimen permanente Estudio dinámico del motor de inducción Control escalar escalar Diagrama de bloques de un accionamiento de control Limitaciones Principios del control vectorial de motores de inducción Control vectorial directo
Control vectorial indirecto Diagrama de bloques de accionamientos comerciales Aplicaciones
ACCIONAMIENTO DE MOTORES Un accionamiento para motores es un sistema electrónico capaz de regular la variable de proceso como la velocidad, par o posici posició ó n, en concordancia a la referencia o señal de comando solicitada, aún cuando se presenten cambios la demanda de la carga y en se registren perturbaciones en el suministro de energ energí í a elé eléctrico.
PROPIEDADES DE UN ACCIONAMIENTO
Excelente din á ámica m ica Exactitud en la velocidad, par a desarrollar o fijaci ó ón de la posici ó ón n Amplio margen para la regulaci ó ón de la velocidad Funcionamiento en los cuadrantes de operaci ó ón requeridos por el tipo de aplicaci ó ón n Tolerancia a perturbaciones mec á ánicas nicas que se registren en el eje del motor, esto es, demandas en el par de arranque y de servicio, frecuencias de oscilaci ó ón en el sistema mec á ánico, n ico, etc. Posibilidad de operaci ó ón sin sensores de velocidad regulaci ó ón. n.manteniendo un buen factor de
DIAGRAMA GENERICO DE UN ACCIONAMIENTO Máquina como motor Máquina como generador
Pérdidas por armónicos en el CEP
Fuente energía eléctrica AC o DC
Sensores de variables eléctricas
Pérdidas por conducción y conmutación CEP y redes Snubber
Pérdidas en arrollado, núcleo, acoplamiento mecánic carga y motor
Convertidores Electrónicos de Potencia CEP o d n a m o c e d s e l a ñ e S
Máquina eléctrica rotativa
Sensores de variables eléctricas
Sensores de velocidad, posición, térmico (Opcional)
Unidad de control adquisición y supervisión
Unidad de regulación modelo y estimadores del motor
Comunicación
Unidad de interfase
Control remoto
Puertos entrada - salida analógicos y digitales
Control local
Carga mecánica
Medición de la variable de proceso (Opcional)
DIAGRAMA GENERICO DE UN ACCIONAMIENTO AC Fuente AC de 1 ó 3 Fases Rectificador
Filtro
Inversor
Máquina AC
Variables Medidas
Comando de Velocidad Controlador
Rectificador: Convierte la tensión alterna en una tensión de corriente continua. Puede ser del tipo no controlado (diodos) o controlado controlado (SCRs). De accionamientos accionamientos de más sofisticados, sofisticados, el rectificador está implementado con IGBTs IGBTs para fijar un factor factor de potencia unitario y devolver energía energía a la red durante el frenado frenado regenerativo. Filtro: Etapa que elimina el rizado generado por el rectificador. Almacena energía en un banco de condensadores para reducir efecto de pulsación y suplir de energía al motor durante una demanda considerable de la carga. Se conforma por un arreglo de bobina y condensador o solamente condensador cuando se gobiernan motores de muy baja potencia. Inversor: Convierte la tensión continua de entrada en tensión alterna a la salida de voltaje y frecuencia variable. Se compone de transistores transistores o tiristores tiristores con control control de encendido y apagado por compuerta. compuerta. Actualmente se emplean los inversores de tres niveles. Controlador: Sección de control y regulación encargada de optimizar par desarrollado por el motor en un amplio rango de velocidad en función de la consigna de entrada. Acopla y genera los patrones de conmutación a los dispositivos del inversor basado en técnicas de modulación: SPWM, MSPWM, HIPWM, SVPWM, etc. Comanda al rectificador de entrada cuando se trata de dispositivos con control de compuerta. Decide el cuadrante de operación en función de la señal de referencia y el comportamiento dinámico de la carga.
Accionamientos AC vs. DC
METODOS DE CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES DE INDUCCION Métodos de Control Frecuencia Variable
Control Escalar
Control Basado en Vectores
Control Orientación Campo (FOC)
V/F Constante
Orientando Flujo Rotor
Directo (Blaschke)
Linealización Realimentación
Orientando Flujo Estator
Indirecto (Hasee)
Control Directo de Par (DTC)
Control Directo Par Neuro-Borrosa
Orientación Natural Campo (Jonsson)
Control basado Pasividad (PBC)
Trayectoria Circular Flujo (Takahashi)
Trayectoria Hexagonal Flujo (Depenbrock)
DISPOSITIVOS DEAC POTENCIA USADOSSEMICONDUCTORES EN ACCIONAMIENTOS
Diodos rápidos SCR (Rectificador Controlado de Silicio) PBJT JunturadeBipolar) MOSFET MOSFE T (Transi (Transistor stor de (Transistor Efecto de Campo Efecto Metal – Oxido de Silicio) Metal Silicio) IGBT (Transistor Bipolar de Compuerta Aislada) GTO (Tiristor de Apagado por Compuerta) IGCT (Tiristor con Circuito Compuerta Integrado) MCT (Tiristor Controlado por MOSFET) MTO (Tiristor de Apagado por MOSFET)
EL TRANSISTOR BIPOLAR DE COMPUERTA AISLADA IGBT Símbolo y estructura Compuerta Capa de SiO2
Emisor
C
N+
N+
P
P
J1
N Capa - Epi
G
J2
E
Substrato P+
IGBT Canal N Metal
Colector
EL TRANSISTOR BIPOLAR DE COMPUERTA AISLADA VGE
Compuerta Capa de SiO2
Emisor
Compuerta
a i c r n o s i e t s m E i s e e d o R
Emisor
N+
N+
P
t i s á r a P r o t s i r i T
Inyección de Portadores Minoritarios
Mosfet
Diodo
l e t a n i p e c i r n r i o r P C
l a p i c n i r P e t n e i r r o C
P
J1
N Capa - Epi J2
Substrato P+ Metal
Colector
Colector RL
Transistor en conducción
EL TRANSISTOR BIPOLAR DE COMPUERTA AISLADA Características: Controlado por tensión Capacidad para manejar niveles de potencia considerables Fácil de conectar en paralelo Velocidad de conmutación rápida Tiempos de conmutación ajustables Pérdida en conducción inferior a la del MOSFET Alta densidad de corriente en un área reducida del chip Alta impedancia de entrada Circuito de compuerta sencillo Sin zona de segunda ruptura Aplicaciones Accionamientos AC de Control Escalar, Vectorial Vectorial y DTC Convertidore Conver tidoress DC/DC DC/DC y DC/AC DC/AC de propósito propósito general general Fuentes Filtros ininterrumpidas potencia (UPS) Activos dedePotencia Compensadores de Energía Reactiva
Driver IGBTs
IHD215/280/680 CONCEPT
Tendencia de los IGBTs
Módulo paraa accionam accionamien ientos tos AC/DC/ AC/DC/AC AC Móduloss par
Inversor compacto
IGCT En el campo de aplicaci aplicaciones ones en alta alta potencia potencia sé esta experime experimentando ntando con con nuevos dispositivos semiconductores desarrollados. Por un lado, el IGBT se encuentra disponible en módulos que manejan niveles de corrientes por arriba de 1800 amp. a tensiones de bloqueo de 4.5 kV. La alta demanda de aplicaciones en sistemas de tracción requiere de dispositivos de gran confiabilidad. Debido a las pérdidas elevadas del IGBT a media tensión, la confiabilidad del mismo en los sistemas de tracción no figura como la ideal. Por otra parte, se ha concebido un nuevo dispositivo basado en el Tiristor de Apagado por Compuerta, GTO , llamado Tiristor con Control de Compuerta Integrado, IGCT . Aplicando un manejo fuerte en la compuer compuerta “ha rd driven” driven”, capazdede 10 conmu conmutar apa paradebloquear bloqu ear valores ta de “hard tensión por, es arriba kV,tarenal apagado un gado arreglo varios semiconductores en serie sin redes “snubbers, lo que garantiza pérdidas reducidas durante la conducción, el apagado y la conmutación. En media potencia se prefiere la utilización del IGBT, mientras el IGCT se hace dominante para potencias mayores a 1 MW.
IGCT An Anodo
A
A
A
G
GCT
G
G
Compuerta Cátodo (a)
K
K
K
(b)
(c)
(d)
Fig.1 Símbolos que representan al IGCT: (a) GCT con diodo de libre circulación, (b) GCT con circuito de compuerta (IGCT con diodo de libre circulación), (c) IGCT con señal de compuerta bidireccional, y (d) símbolo simplificado del tiristor
IGCT
IGCT
Comparación Dispositivos
Comparación Dispositivos
TIPOS DE CARGA Par / Potencia
Par / Potencia
Tn Pn
Pn Tn
Potencia
Par
Par
Potencia wn
wn
Velocidad
Bombas de Succión Ventiladores
Par / Potencia Pn Tn
2.5 w n
Sistemas de Transporte Eléctrico
Velocidad
Par / Potencia
Par
Pn
Par
Tn
Potencia Potencia
wn
4 wn
Máquinas Herramientas Robots
wn
Velocidad Excavadoras
Velocidad
Par / Potencia
Par / Potencia
Par Alta Velocidad Par Par Baja Velocidad
Pn Tn
Potencia Pn Tn
Potencia
wn Desenrrollador
3 wn
Velocidad
wn Elevadores
Velocidad
Curvas Características Características d e P Par ar y Potenci a en F Func unc ió n de la Veloc Veloc idad p ara Disti ntas Ca Cargas rgas
Car Caract acterí erísti stica ca Par - Vel Velocid ocidad ad
Te ( t )
•
= J ⋅ Ω r ( t ) +
TL (t )
Perf Pe rfilil de Mo Movi vimi mien ento to - Tie Tiemp mpoo Velocidad
Posición
Carga
Par
Te ( t )
•
= J ⋅ Ω r ( t ) + T L ( t )
Caract Car acterí erístic sticaa Par - Vel Velocid ocidad ad Frenad Frenadoo Dir Direct ectoo
Máxima
Velocidad
Motor Directo
Velocidad Nominal
Velocidad Nominal Motor Reverso
Frenado Fren ado Rev Revers ersoo
INVERSORES (DC/AC)
Inversores. La función de Los convert conv ertidor idores es de cd cduna ca se conoc code nocen en como como un inversor es cambiar voltaje entrada en cd a un voltaje simétrico de salida en ca, con la magnitud de frecuencia deseada. Tanto el voltaje de salida como como la frecuencia frecuencia pueden pueden ser fijos fijos o variables. variables. Si se modific modificaa el
voltaje de obtener entrada un de dc y la ganancia inversor mantiene es posible voltaje variable dedelsalida. Porse otra parte, siconstante, el voltaje de entrada en cd es fijo y no es controlable, se puede obtener un voltaje de salida variable si se varia la ganancia del inversor; esto por lo general se hace controlando la modulación del ancho de pulso (PWM) en el inversor. La ganancia del inversor se define como la relación entre el voltajee de salida voltaj salida en ca ca y el voltaje voltaje de de entrada entrada en cd. cd.
Inversores CONVER CON VERTID TIDORE ORES S D.C. - A.C. (IN (INVER VERSORE SORES) S) +
Vo
Filtro Capacitivo
Semiconductor Frenado Dinámico
Flujo Flu jo de P otencia Unidireccional
Flujo Flu jo de P otencia Bidireccional
Vol taje de línea PWM Resistencia de Frenado Motor AC
Corriente de Fase
Inversor PWM Fuente de Voltaje (VSI) Inversor a.- Configurac Configuración ión básica básica b- Ondas de salidas
19/ 08/2003
Acc ionamientos Eléct r icos
Inversores Flujoo de Potencia Bid Fluj Bidireccio ireccional nal
Flujo de Potencia Bidireccional
Io
+ Rectificador AC
Controlado SCRs
-
Inversor como Fuente de Corriente (CSI)
a. Config Configura uración ción básic básicaa b. Ondas de salida ideales ideales Motor AC
a.) Motor de Inducción
19/ 08/2 00 3
b.)
Motor Sincrónico Sobre-e xcitado (sin capa c apacitor citor o diodos)
Acc io na mie ntos Eléct r ico s
Accionamiento con Control del Factor Factor de Potencia Inversor Fuente Voltaje PWM AC
Flujo de Potencia Bidireccional
Voltaje
Motor AC
Accionamiento AC con bus DC con Fluj lujo o de Pote Potenc ncia ia Bidire Bidirecc ccion ional al (dua dual) l),, por por conv onvert rtiidor a.c a.c. - d.c d.c. co con n factor factor de poten potencia cia uni unitari tario o y corriente seno de entrada. Corriente (Generador)
19 / 08 /2 0 0 3
Corriente (Motor)
Ac c io n a m ie nto s Eléc t r ic o s
Siemens Sieme ns lo llama Active Front End: AFE AFE
Accionamiento con FP =1
INVERSORES (DC/AC) V o Vs / 2
Q1
Vo
R
T 0 / 2
z
2 V 0
0
4
I dt J J J K
1/ 2
=
V S
2
Facto enésim a compon ente, HFn. El Facto r armóni co de la enésim factor armónico (correspondiente a la enésima armónica), es una medida de la contribución armónica individual y se define como V HF n = n V 1
io
Q2
Vs / 2
F 2 = GG G T 0 H
Vo
Vs / 2 io
t
Distorsión total armónica THD. La distorsión armónica total, es una medida de la similitud entre la forma de onda y su componente fundamental, fundamental, se define como 1/ 2
F x I 2 J G THD = V n V 1 GH n= 2,3... J K 1
∑
- Vs / 2 Q1 t Q2 t
Factor de distorsión DF. El valor THD proporciona el contenido armónico total, pero no indica el nivel de cada uno de sus componentes. 1/ 2
T o/2
To
x 2 1 F I I J G GF V n J DF = H n2 K J V 1 G K H n= 2,3...
∑
INVERSORES (DC/AC) INVERSOR TIPO PUENTE TRIFASICO
VT I T
= V d máx = 2 I 0 máx
INVERSORES (DC/AC) Técnicas de Control Técnicas Natural Analógicas: •Muestreo Muestreo Natural Modificado
•Técnica Digital basada en Microprocesadores: PWM uniforme PWM senoidal Modulación por Posición de Pulso Modulación Delta Eliminación Selectiva de Armónicos Técnica de Control PWM óptimo basada en Microprocesadores: PWM óptimo PWM óptimo con varios modos de control Modulación por Ancho del Pulso del Vector en el Espacio (SVPWM)
INVERSORES (DC/AC) Generación PWM para inversores
2. Gene eneralidades ralidades sobre so bre modul mo dulación ación
Secuencia de disparo
TA +
DA+
V /2
vez TA+ y TA- no de deben estar abiertos a la vez
D
VD
0
VD /2
A
TA -
DA -
N
TA+ y TA- no pue uede den n estar cerrados a la
TA+ y TA- tr trab abaj ajar arán án de forma complementaria
2. Gene eneralidades ralidades sobre so bre modul mo dulación ación
Modulación senoidal-triangular ¿Cuál cerramos?
T A+ s i VControl >VTriangular T A- s i VControl VTriangular
VControl
TA +
VD /2
DA+
0
VTriangular
t
A VA0
VD /2
TA -
VD/2 DA -
-VD/2 T A - ce cerra rrado do si VControl VTriangular
VControl
TA +
VD /2
DA+
0
VTriangular
t
A VA0
VD /2
TA -
VD/2 DA -
-VD/2 T A - ce cerra rrado do si VControl VTriangular
VControl
TA +
VD /2
DA+
0
VTriangular
t
A VA0
VD /2
TA -
VD/2 DA -
-VD/2 T A - ce cerra rrado do si VControl VTriangular
VControl
TA +
VD /2
DA+
0
VTriangular
t
A VA0
VD /2
TA -
VD/2 DA -
-VD/2 T A - ce cerra rrado do si VControl VTriangular
VControl
TA +
VD /2
DA+
0
VTriangular
t
A VA0
VD /2
TA -
VD/2 DA -
-VD/2 T A - ce cerra rrado do si VControl VTriangular
VControl
TA +
VD /2
DA+
0
VTriangular
t
A VA0
VD /2
TA -
VD/2 DA -
-VD/2 T A - ce cerra rrado do si VControl VTriangular
VControl
TA +
VD /2
DA+
0
VTriangular
t
A VA0
VD /2
TA -
VD/2 DA -
-VD/2 T A - ce cerra rrado do si VControl 1)
INVERSORES (DC/AC) Modulante
Portadora
Vc Vm
SPWM Unipolar
t
T1 − T4
=0 vBN = Vd vBN = Vd
= Vd vo = Vd vo = 0
T2 − T4
→ v A ANN = 0
vBN
vo
T2 − T3
Van Vd
t Vbn
Vd
t Vo Vd
vo1
vo = v AN − vBN
PWM Un Unipolar ipolar
-Vd
T1 − T3
→ v A ANN = Vd → v A ANN = 0 → v A ANN = Vd
t
vBN
=0
vo
=0
INVERSORES (DC/AC) Generador SPWM para inversor trifásico Referencia Tensión
Generador Modulante Comparador
Circuitos de Circuitos comando Sa+
Va*
Referencia Frecuencia
T1
+ T4 Sa -
Vˆo1
Generador Modulante
=
Circuitos de Circuitos comando Sb+
Comparador Vb*
3 mV d 2 2
(m
≤ 1)
T3 +
3
Generador Portadora
T6 Sb
-
Generador Modulante Circuitos de Circuitos comando Sc+
Comparador Vc*
T5
+ -
T2 Sc -
ˆ d 2 2 V ≤ Vo 1
6
≤
π
Vd
( m > 1)
INVERSORES (DC/AC) vcontrol A
vcontrol B
vcontrol C Portadora
Vc Vm
t
Van Vd
t Vbn Vd
t Vd Vo
vLL1 t
-Vd
vo = v AN − v BN
SPWM Inversor Trifásico
INVERSORES (DC/AC) MODULACIÓN POR ANCHO DEL PULSO DEL VECTOR EN EL ESPACIO (SVPWM) Im
Vd / 2
T1
T3
(010)
T5
V3
V2
A Vd
t 2 T s
B C T4
T6
(110)
R=2
R=3
2
V4
T2
Vd / 2
V*
V 2
3
R=1
V dc
ωet
(111) (000)
(011)
t 1 T s
V1
e
(100)
V 1
R=4
Circuito Comando y Generador SVPWM
R
ωet = 0
R=6
R=5
(001)
V5
(101)
V6
Comando Tensión / Frec Frecuencia uencia / Posición
⎛ T 1 ⎞ ⎜ T ⎟ = ⎝ 2⎠
⎡ ⎛ π ⎞⎤ sen ⎜ − ω t ⎟ ⎥ ⎢ ⎠⎥ V d T S ⎢ ⎝ 3 ⎢ senω t ⎥
3 V ref 2
T0 + TK +T K +1 =
T S
2
⎣
⎦
MAQUINA DE INDUCCION Régimen Permanente: =
ω syn
El campo giratorio velocidad angular sincrónica de:
ω
p p
(rad / seg )
60
La velocidad sincrónica del campo en revoluciones por minuto es: La diferencia de la velocidad del rotor, ω M M, y la velocidad sincrónica, ω syn syn es está tá da dada da po por, r,
syn
n
= p p
f (r / mi min)
q
ω sl
= ω syn − ω M
( rad / seg ) A´ C
B
Ics
El deslizamiento, s , es:
Ibs
d
ω sl
s=
ω syn
=1 −
ω M ω syn
B´
C´ A
Ias
MAQUINA DE INDUCCION Circuito equivalente: Rs
Is
j Xls
Is - Im
j Xlrr
Rrr
f
Circuito Rotor
Irr
Im m
Vs f
Circuito Estator
Es
X j
Err
Transformador Ideal
Rotor ω M
Circuito equivalente por fase en régimen permanente de un motor de inducción detenido Rs
I
s
j Xls
s E
Corriente rms del rotor, Irr :
I
rr
=
rr
2 rr
R
j Xlr
Rr / s
I rr =
r
I m
+ ( s X lrr ) 2
jω Λˆ s
Vs
ˆs = E ˆ r = jω Λ ˆm E
j Xm
Λˆ r jω
f
Dividiendo por s :
I
E rr 2
⎛ Rrr ⎞ 2 lrr X ⎝⎜ s ⎠⎟ +
Rotor ω M
Circuito equivalente del motor de inducción mostrando la resistencia equivalente de carga
RL
MAQUINA DE INDUCCION Circuito equivalente: Is
j Xls
Rs
j Xlr
Rr / s
Ir
El par promedio desarrolladoo está dado por: promedio desarrollad
T M
=
Pou t ω M
Im
pérdidas ohmicas Debido a que las pérdidas ohmicas por el cobre en el rotor Vs
f
j Xm
V ˆs = E ˆs
r aparece en el ocurren en la resistencia R r, la resistencia /s circuito como un factor separado de R r porR lo que:
ˆ r = E
R L
Rotor ω M
Circuito equivalente aproximado por fase La potencia de salida transferida a la carga. es:
Pout
= 3 RL I r2
3 R L I r 2
El par es: M T
=
ω M
Las corrientes en el estator y en el rotor requeridas para la expresión definitiva del par se determinan por la ecuación matriz: jX m ⎤ ⎡ ˆ ⎤ ⎡V ˆs ⎤ ⎡⎢ Rs + jX s ⎥ ⎢ I s ⎥ Rr ⎢ ⎥ = ⎢ jX m ⎣0⎦ ⎣ s + jX r ⎦⎥ ⎣⎢ I ˆr ⎦⎥
1 = ⎛⎜ − 1⎞⎟ Rr ⎝s ⎠
MAQUINA DE INDUCCION Circuito equivalente: Is
j Xls
Rs
j Xlr
Rr / s
Ir
La reactancia del estator y reactancia del rotor respectivamente y están dadas por:
Xs
Im
Vs
j
f
Xm
V ˆ = E ˆ s
s
ˆ = E
r
X r
= Xls + X m
X l
= X ls + X lr
= Xlr + X m
El valor rms de la corriente del rotor es: Rotor ω M
V s
Circuito equivalente aproximado por fase
La expresión de par en régimen permanente es:
T M
=
1.5 p p π
f
I rr =
2
⎛ R + Rs ⎞ + X 2 l ⎜ s s⎟ ⎝ ⎠
El par de arranque se puede obtener haciendo s = 1
Rr 2 s
V
s
T M ST
2
⎛⎜ Rs + Rs ⎟⎞ + X ⎝ ⎠ r
2 l
=
1.5 p p π
f
Rr
2
V s
2
2
( R + R ) + X s
r
l
MAQUINA DE INDUCCION El par máximo, T M,max llamado par “pull-out”,se corresponde al valor crítico del deslizamiento, s cr , el cual se determina considerando que el par máximo ocurre cuando la potencia del entrehierro es máxima. La potencia del entrehierro es la misma que la potencia absorbida por la resistencia equivalente del rotor Rr/s . Se puede considerar que el resto del circuito va ser una fuente equivalente con una impedancia interna igual a Rs + j(Xls + Xlr Xlr ). La potenci potenciaa transferi transferida da a través través del del entrehie entrehierro rro será será máxim máximaa al deslizamiento crítico scr para el cual Rs / scr es igual a la impedancia interna: scr =
Rr 2
Rs
TM
+ X l2
TM,Max Rr´´´
2
T M ,max
=
0.75 p p π f R s
+
V s 2 Rs
Incremento de Resistencia del Rotor
+ X l2 r a P
Característ de inducción terística icapara Par –varios Deslizamient Desliz valores amientoodedel motor Carac resistencia del rotor.
Tst
Rr´´ Rr´
scr
Deslizamiento
s=1
CURVAS AS DE PAR – VELO VELOCIDAD CIDAD POR CONTRO CONTROL L v/f CURV Esta téc técnic nica a gob gobiern ierna a al inve inversor rsor me median diante te PW PWM M par para a obte obtener ner la car caract acterís erística tica de salida V 1 /f 1. El El vo voltaje V 0 es ne nesesario para re reducir el efe efec cto de la resis iste tenc ncia ia de dell estator.
V1 Vn
f 1 disminuyendo
f 1b
f 1máx
(ω1b)
(ω1 máx)
f 1b
f 1
V 1
f1 aumentando
= V + K ⋅ f 0
f
1
V0 = 0 V0 ≠ 0
Zona debilitamien debilitamiento to de campo
f 1máx
Contro troll Escal Escalar ar ( v/f v/f ) Con (ω1b)
Zona de flujo máximo
ω
r
a.) Cara Caracter cteríst ística ica V1/f 1 b.) Curva Te/ωr
PARA OPERACION CON FLUJO DEL ROTOR CONSTANTE LA FAMILIA DE CURVAS PAR –VELOCIDAD SON LINEALES
Te
=
3 λ r 0 p 2
2
(ω1 − ωr ) r r Frecuencia variable y tensión constante
Tensión y frecuencia variable
Curvas Curv as de Par – Ve Velo loci cida dad d pa para ra flu flujo jo de dell rot rotor or co cons nsta tant ntee λr b = ct. 1b; volt hast ha staa la fre frecu cuen enci ciaavar nomi no mina nal voltaj e co cons tant ntee y frecu frecuen enci ciaa variab iable le lpor pω or arrib arriba aaje de ω nsta 1b
2
(Tek )ω >ω = 3 p 1
1 b
2
2
K s ⋅ Vs 0 2 2r r τ r ' ω1
Curvas Curv as de Par Par - Velo Veloci cida dad d para para aamp mpli litu tud d de fluj flujo o esta estató tóri rico co constante λs hasta ω1b y ten tensi sión ón co cons nsta tant ntee po porr ar arri riba ba ω1b
ACCIONAMIENTO DE CONTROL ESCALAR V1
Fuente AC
V0 F 1 V0
+
2 + Kf Lím. Corriente
+
L
Vc C
K
Rb GTO
Comando de Velocidad Wm*
Is
m
Inversor PWM
f Retardo
Is
M
Accionamiento
de
frecuencia variable a lazo abierto con limitación de corriente y frenado dinámico.
ACCIONAMIENTO DE CONTROL ESCALAR V1*
Fuente AC
V0 Regulador Voltaje
F 1
2
V0 +
+
Kf
+
L
Vc C Comando de Velocidad Wm*
Regulador Velocidad e wm
Rb
K Generador Funciones
GTO
f e
Is* +
m I
-
Inversor
f e
f
PWM
I V1
Wm
Signo de e wm
+ /- 1 X
Is Limitador Corriente M
Wm Dt Tacogenerador
Accionamiento de frecuencia variable a lazo cerrado
MAQUINA DE INDUCCION Comportamiento Dinámico El modelo en régimen y elestudiar circuitolaequivalente en de la sección anterior es muypermanente utilizado para prestación desarrollado de la máquina inducción operando en régimen permanente. Este análisis no toma en cuenta los cambios transitorios de origen eléctrico durante cambios que se producen en la carga acoplada acoplada al motor, motor, así como también, también, no considera considera las variacione variacioness en la frecuencia del estator. Tales efectos se observan frecuentemente en los accionamientos de frecuencia variable. El modelo dinámico del motor debe tomar en consideración los efectos instantáneo instan táneoss de las variaciones variaciones de voltaje voltaje – corrie corriente, nte, la frecuencia frecuencia del estator, estator, y las perturbaciones de par. El modelo dinámico del motor de inducción es divulgado usando el modelo del motor en dos fases determinados por los ejes directo y en cuadratura.
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo El concepto de orientación de campo, propuesto por Hasse en 1969 y Blaschke en 1972, constituye discutiblemente, en el paradigma más popular en la teoría y práctica en de el control de hacer motores esencia,emule el objetivo de de la orientación campo es quedeel inducción. motor de En inducción al motor corriente continua de excitación independiente con una fuente de par ajustable. Por tanto, es primero conveniente revisar los fundamentos de la producción y control de par en la máquina d.c. q ia
N
S d λ f
Te
if
λ f
×
Te
kt
= kt λ f ia
ia
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo Las corrientes de las tres fases pueden ser convertidas a las corrientes en los ejes d – q al sistema de referencia sincrónico usando la transformación:
⎛ ⎜ sin θ f qs ⎡⎢i e ⎤⎥ = 23 ⎜⎜ ⎢⎣ids ⎥⎦ ⎜ cos θ f ⎝ e
⎛
si n ⎜ θ f
⎝ ⎛ cos ⎜ θ f ⎝
⎞ ⎟ 3 ⎠ 2π − ⎟⎞ 3 ⎠
−
2π
⎛
+
2π ⎞ ⎞
⎟ ⎟ ⎡ias ⎤ 3 ⎠ ⎟ ibs ⎝ 2π ⎞ ⎟ ⎢ ⎥ ⎛ cos ⎜ θ f + ⎟ ⎣⎢ics ⎦⎥ ⎟ 3 ⎠⎠ ⎝ sin ⎜ θ f
is
2
= ( iqes ) + ( ides )
θ s
⎧⎪ i qes = t a n ⎨ e ⎪⎩ i d s
−1
Escribiendo las ecuaciones del flujo abarcado del rotor y el par en términos de estas componentes obtenemos:
∝ i f
λ r
Te
∝ λ r iT ∝ i f iT
⎫⎪ ⎬ ⎪⎭
2
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo El problema radica en la implementación del control vectorial para obtener la adquisición de la posición del fasor de flujo del rotor, θ f f. El ángulo del campo puede ser escrito como: θ f
= θ r + θ sl θ f
= ∫ (ωr + ωsl ) dt = ∫ ωs dt
Los esquemas vectorial son clasificados acuerdo ausando como los el ángulo de campodeescontrol adquirido. Si el ángulo de campo de es calculado terminales de voltaje y corrientes o empleando sensores de efecto Hall o devanados para medición del flujo, se le llama Control Vectorial Directo Direct Fie ld Or Oriende tatila on posición - DFOdel (unidades ). Elrotor ángulo ser obtenido captoras y porpuede la estimación parcial usando de los parámetros de la máquina, sin recurrir a la medida de otras variables como son el voltaje y la corriente. Esta estrategia es denominada Control Vectorial
Indirecto (In Indi dire rect ct Fi Fie eld Ori Orien enta tati tion on – IF IFO O ). ).
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo El algoritmo para implementar el Control Vectorial se resume a continuación:
• •
Obtener el ángulo del campo, Calcular la componente de flujo producido por la corriente, para un determinado flujo abarcado del rotor, λr. Controlando solamente ésta corriente de campo, se controla el flujo abarcado en el rotor. De manera similar al control de un motor d.c. de excitación independiente, el control de la corriente de campo no impacta a la corriente de armadura,
•
A partir de y el requerido , calcular la componente de corriente en el estator que produce produce el par, . Control Controlando ando la componente componente de de corriente corriente que produce el el par cuando el flujo abarcado en el rotor es constante, garantiza un control independiente del par electromagnético. Con los pasos (II) y (III) se tiene un desacoplamiento del flujo y el par en la máquina de inducción.
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo Continuación: • • • • •
Calcular la magnitud del fasor de corriente en el estator, , a partir de la suma vectorial de e . Calcular el ángulo del par empleando las señales de comando de las componentes de flujo y par, , Sumar θ T y θ f para obtener el ángulo del fasor de corriente de estator, θ s , Utilizando el ángulo del fasor de corriente del estator y su magnitud, θ s e , se hallan las señales de referencia del estator mediante la transformación qdo a variables abc. Imponerr estas Impone estas intensid intensidades ades usando usando el inverso inversor. r. Cu Cuando ando se alcanza alcanza estos valores de corriente en el estator, se producen los valores deseados de par y flujo abarcado en el rotor.
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo ias
∗
= is∗ sin θ s
ib∗s
= is∗ sin ⎜⎛ θ s − 2π ⎟⎞ 3 ⎠ ⎝ 2π = is∗ sin ⎛⎜ θ s + ⎞⎟ 3 ⎠ ⎝
∗
ics
e vqs
vs is vqs e iqs
= iT
iqs θ s
φ
e vds
θ T θ f
λ r e
θ sl
vds
ids
=i
f
θ r
θ f
= θ sl + θ r
θs
= θ + θ
f
ids
Sistema Referencia del Rotor
T
Sistema Referencia
del Estator
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo Control Vectorial Directo (DFO) Entrada DC
MI
Inversor Regulador PI velocidad
Limitador
∗
ω r
+
Regulador PI de par
∗ e
T +
-
ig1-ig6
iT ∗ T e
ω r ∗
λ r
+ λ
Generador de función para el flujo
r
∗ f
i
-
Controlador Corriente
is∗ Cálculo Magnitud y Angulo
ibs Tacogenerador
ias
ω r
Síntesis Comando ∗ ∗ ∗ Corriente ia s ib s ic s
∗
θ T
,
,
+
+
θ
Regulador PI de flujo
f
Procesador Flujo y Par
Fem inducida por medición de voltaje en los terminales o bobinas sensores
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo Procesador de Flujo y Par: iqr
vqs vas
+
Tabc ab c
+
vbs
vds
-
Rs
Tabc ab c
∫
1/Lm
+
Lr
-
+
Lm
idr
1/Lm
Ls
iqs
ias
ibs
∫
-
+
Lr
λ qr
+
ids
λ r
Cálculo Magnitud y Angulo
Rs Ls
θ r
+ Lm
λ dr
+
X
-
3
+ Lm
X
Medición de los voltajes en los terminales del motor.
P
2 2
Te
Medición de la f.e.m. inducida por inductores sensores o sensores de efecto Hall.
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo λ ds λ qs
Cálculo del Flujo de Estator:
λs θ fs
Te
= ∫ ( vds − Rs ids ) dt = ∫ ( vqs − Rs iqs ) dt =
2
( λ ) + ( λ ) qs
2
ds
∠ θ fs
⎛ λ qs ⎞ tan n ⎜⎝ λ ds ⎟⎠ = ta −1
=
3 P 2 2
(i
qs λ ds
− ids λ qs )
En éste caso, el lazo del flujo puede completarse completarse a partir del flujo abarcado del estator en vez del flujo abarcado del rotor. La precisión del algoritmo no es muy alta, aún cuando depende solamente de la resistencia del estator y no de otros parámetros. La sensibilidad en la variación de la resistencia del estator y su impacto en el cálculo del flujo abarcado en el estator, estator, así como también, también, en el par electrom electromagnét agnético ico es alta, alta, cuando el voltaje voltaje en el estator es bajo y de magnitud comparable a la caída de tensión en la resistencia del estator. Por tanto es necesario a baja velocidad la dinámica de ésta configuración es muy pobre.
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo Control Vectorial Indirecto (IFO): Para simplifica simplificarr el estudio, estudio, se asumirá asumirá que se dispone dispone de un CSI. En éste éste caso, las corrientes de fase del estator sirven como entradas, por lo que se puede despreciar la dinámica del estator. Las ecuaciones del rotor de la máquina de inducción donde participa el flujo abarcado como variable son: e
Rr iqr e r dr
R i
+ pλqer + ωsl λ drder = 0 e d λr
+p
+
e s l qr q ω λ r
= ωs − ω r e e e λ qr = Lm iqr + Lr iqs
ωsl
= L
e λ dr
e m ds
i
+Li
e r dr
= 0
Te
= 3 P Lm ( λder iqes − λqer ides ) = 3 P Lm ( λ der iqes ) 2 2 Lr
=K
λ
i
e
2 2 Lr
=K
λ i
te
r qs
te
r T
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo Control Vectorial Indirecto (IFO): ∗
iT
∗
i f
=
=
Te∗ ∗ Kte λr ∗ λ r ∗
⎞ ⎜⎛ 2 ⎟⎞ = K it ⎜⎛ T e∗∗ ⎟⎞ ⎜⎛ L∗∗r ⎟⎞ ⎞⎛ = Te∗∗ L∗∗r ⎜⎛ 2 ⎟⎟⎜ λr Lm ⎝ 3 ⎠⎝ ⎠ ⎝ P ⎠ ⎝ λ r ⎠⎠⎝⎝ Lm ⎠
∗ ω sl
∗ ∗ ∗ ∗ = Kit ⎡⎢ Lr∗ ⎤⎥ ⎢⎡ Te 2 ⎥⎤ = Kit Rr∗ ⎢⎡ T e 2 ⎥⎤ = Lm∗ ⎢ ∗ ⎥ T ⎣ Tr ⎦ ⎣⎢ ( λr∗ ) ⎦⎥ ⎣ ( λ r ) ⎦ r
iT ∗ ∗ λ r
(1 + pT ∗ ) r
Lm
Las ejes referencias d y q y abc de son:corriente en los
∗ θs
iq s
∗
=
i s s i n θ s
∗
∗
id s
∗
=
i s c o s θ s
∗
∗
ia∗s
=
i s∗ s i n θ s∗
ib s
∗
=
is s i n ⎜ θ s
−
2
ic∗s
=
i s∗ s i n ⎜⎛ θ s∗
+
2 π ⎟⎞ 3 ⎠
∗
⎛ ⎝
⎝
∗
3
π
⎞ ⎟ ⎠
= θ f + θT∗ = θ r + θ s∗l + θT∗
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo Accionamiento de Control Vectorial Indirecto: El comando regulador PI de de par velocidad es generado encargado a partir de anular de la elseñal errordedecorrección velocidad. del La estrategia para generar el comando de flujo se lleva a cabo con la velocidad medida definida por: ∗ λr
= λb ω = b
ω r
≤ ± ω r ≤ ± ω no min al ± ω b ≤ ± ω r ≤ ± ω r ( max )
0 λb
y
ωr
≥ ωb
λb y ω b son el flujo nominal abarcado y la velocidad del rotor donde respectivamente. El flujo se mantiene en su valor nominal hasta la velocidad base del motor; por arriba de la misma, el flujo se debilita para mantener la potencia constante al igual que un accionamiento d.c. En éste caso, se requiere hacer una tarea compleja de procesamiento. Para la obtención de las corrientes absorbidas por el motor, se muestrean dos fases únicamente; la tercera variable se reconstruye gracias a las dos intensidades procesadas. A travéss de un codificador travé codificador digital digital se puede determina determinarr la velocidad y/o posició posiciónn
del rotor.
Control Vectorial de Motores de Inducción Fundamentos de la Orientación de Campo Accionamiento de Control Vectorial Indirecto: Entrada DC
MI
Inversor
T r d d t
Generador de función para el flujo ∗ λ r
+
1
+
L m
∗
ω r
T e ∗
+ ω r
∗
L r
∗
L m
T e
λ r
-
ig1-ig6
Modulador ias
i f ∗
iT ∗
Generador Corriente Estator
Regulador PI de Par
R r
R r
ibs
ω sl∗
∗
λ r
θ r
∗
∗
∗
i a s , ib s , ic s
Codificador Velocidad y Posición
Control Directo de Par Fundamentos del Control Directo de Par (DTC) Adicionalmente a los sistemas de control vectorial, se puede producir una respuesta rápida de empleando Par . El controldire cont roldirecto ctopar de electromagnético par fue fue desarrollad desarrollado o hace masControl de una una Directo década por pde or
investigado investi gadores res de Japó Japónn y Alem Alemani aniaa (Taka (Takahas hashi hi y Noguc Noguchi hi en 1984 1984,, 1985; 1985; Depenbrock Depenbro ck en 1985). 1985). Los accionamientos accionamientos de control control directo directo de par tomaron gran interés lo que motivo a ABB a desarrollar el accionamiento de control directo de par para máquinas de inducción, que puede operar según ABB a velocidad cero y alto par. Después de la aparición del accionamiento DTC, otros fabricantes han elaborado accionamientos DTC basados en inteligencia artificial. En un accionamiento DTC, el flujo del entrehierro y el par electromagnético son controlados directamente e independientemente por la selección óptima de los modos de conmutación del inversor. La selección se realiza restringiendo los errores del flujo y par electromagnético dentro de una banda de histéresis, para obtener una rápida respuesta de par, una abaja frecuencia de conmutación en el inversor y pérdida reducida debido las armónicas.
Control Directo de Par Las principales Entrada AC
características del DTC son:
RECTIFICADOR
teref
+ -
Comparador de Par con Histéresis
dte Conmutación
ψsref
INVERSOR VSI
Optima del Inversor + -
Comparador de Flujo con Histéresis
dψ
ρs
⏐ψ s⏐ te
UsB Estimador de Flujo Mutuo y Par Electromag.
UsA
IsA
IsB Motor de Inducción
•Control estator directo del flujo de •Control directo del par electromagnético •Control indirecto de del las corrientes y voltajes estator •Corrientes de estator y del flujo del estator aproximadamente sinusoidales •Oscilaciones reducidas de par •Excelente en elque par •Frecuenciadinámica del inversor depende de las bandas de
histéresis del flujo y del par
Accionamiento DTC Entrada AC
Controlador de Referencia de Par
t eref
-
-1
ω rref + -
ε te
t erefi +
1
te
Comparador de Pa r con Histéresi Histéresis s
RE CT I F I CA DO R
Tabla de Conmutación Optima del Vector en el Inversor
Regulador PID y Compensación con A ce le ra ci ón
Ud
d te IN V E R S OR IC GT s
Controlador del ON /OF F Optimización Flujo ON /OF F Flujo de Frenado ON /OF F Reducción Flujo
Flujo de Referencia f 1
ρs
dψ f
f 2
⏐ ψ srefi⏐ +
f f 3 f
-
εψ s Comparador de Flujo con Histéresis
⏐ ψ s⏐ te
⏐ ψ s⏐ ω r
Modelo Adaptivo de l Motor de Inducción
I sA I sB
Motor Jaula Ardill Ardilla a (media tensión)
Diagram a de bloques esquem át ic ico o del
Motor de Inducción
A c c io n a m ie n to D T C d e A B B p a ra M o to re s d e In d u c c ió n
Procesador Digital de Señales TMS320x240 RAM DATOS 544 w x 16
MEMORIA FLASH ROM 16 Kw x 16
Gestor de Eventos EVM
Tres Temporizadores Doce Salidas PWM
A (15-0)
Nueve Registros Comparadores
D (15-0)
Lógica Tiempo Muerto
Cuatro entradas con captura y dos interfases con cuadratura de pulsos
NUCLEO DSP 20 MIPS T320C2xLP
Doble Conversor ADC 10 Bits Detector Bajo Voltaje Temporizador Perro Guardián
SPI y SPC
Cuatro Puertos E/S
Salidas PW Salidas PWM M para control de convertidores de energía DC/DC y DC/AC. Permite implementar técnicas como PWM rectángular, SPWM y SVPWM con control programable del tiempo muerto, para proteger a los dispositivos dispositi vos del convertidor.
Captura señales de pulsos emitidas por Encoder o por Optoacopladores
Procesa señale s eñales s analógicas analóg icas provenientes de sensores de efecto efect o Hall, Shunt, Transformadores, Tacogeneradores
Además di Además dispon spone e de: detector de bajo voltaje, interfase de comunicació comunicación n serial, temporizador de vigilancia, vigil ancia, y puertos de entrada - salidas digitales. Interrupciones por final de conversión, protección de la sección de potencia, conversión ADC, etc.
Control Vectorial de Motores de Inducción Accionamiento de Control Vectorial Comercial: Entrada AC
RECTIFICADOR
Udc f
xy
f UL
f s
f s + +
∆ f
Modelo del
Generador del Generador Vector de Voltaje
Motor
(sin carga)
t
ISXO f
ISYO
+ +
θ L
+
Lógica de Conmutación
On/Off
INVERSOR IGBTs
Us
θ
θ
T
s
+
c
ab
∆θ Compensador con Carga
f s
U
PWM-ASIC UComp
ρ
IU Compensación del Deslizamiento
ISX
xy
IV
2 ab
3
ISY Motor
IW
de Inducción
Control Vectorial de Motores de Inducción Parámetros de un Accionamiento:
Funcionamiento y Display: Idioma del display Tipo de Control: Local o Remoto Referencia Local Tabla de operación: tabla de parámetros asignada Presentación de variables en el display Modo de operación: lazo abierto o lazo cerrado Parada, velocidad JOG, cambio de giro y reset local
Control Vectorial de Motores de Inducción Parámetros de un Accionamiento: Carga y Motor: Tipo de configuración: Lazo Abierto de Velocidad Lazo Cerrado de Velocidad Lazo de Proceso (regulador ModoCerrado de Par (control velocidad a parPID) constante) Modo de Par con Control Velocidad a Lazo Cerrado Tipo de Carga: par constante alto, par constante normal, par variable bajo, alto o medio, motor especial, par variable normal con par de arranque alto, medio o bajo Datos del motor: potencia, tensión, frecuencia, intensidad y velocidad nominal del motor Prueba de Identificación del motor (Rs, Xs) en forma automática Parámetros manuales de RS y Xs Magnetización del motor
Control Vectorial de Motores de Inducción Parámetros de un Accionamiento: Carga y Motor: Compensación de carga en baja y en alta velocidad (V/F óptimo) Compensación del Deslizamiento Tiempo Función de de aplicación arranque: del par alto Freno DC en el arranque Freno DC con retardo en el arranque Inercia Función de Parada: Inercia DC mantenida Comprobación del motor Premagnetización Tiempo y frecuencia de frenado por DC Protección térmica del motor Frecuencia y tensión de Arranque
Control Vectorial de Motores de Inducción Parámetros de un Accionamiento:
Referencias y límites: Rango de frecuencia de salida y sentido de giro Límites dereferencia frecuenciay realimentación Límite de Referencia mínima y máxima Tipo de rampa: lineal y senoidal Tiempo de aceleración y deceleración local o remoto Rampa frecuenciasuma del JOG Tipo de yreferencia o relativa Límite de par en funcionamiento y en parada del motor Advertencias de intensidad, intensidad, frecuencia y realimentación Frecuencias de By-Pass
Control Vectorial de Motores de Inducción Parámetros de un Accionamiento: Entradas y salidas: Asignación de funciones de entradas digitales: Arranque – parada Cambio Reset de giro Arranque por pulsos Inversión Entrada de pulsos Arranque - inversión Asignación de funciones de entradas analógicas (voltaje o corriente): Referencia Señal de realimentación Límite de par
Control Vectorial de Motores de Inducción Parámetros de un Accionamiento: Entradas y salidas: Termistor Referencia relativa Frecuencia de par máximo Asignación de funciones funciones de salidas analógicas (corriente): (corriente): Velocidad, Potencia, Intensidad, Intensidad, Frecuencia o Par del motor motor Asignación de funciones de salidas digitales: Convertidor listo Convertidor en funcionamiento Falla del equipo Inversión de giro Fuera del rango de frecuencia, corriente o par Bus DC OK Freno
Control Vectorial de Motores de Inducción Parámetros de un Accionamiento: Funciones Especiales: Referencia de pulso en Hz Realimentación de pulsos en Hz Función de freno: Sin freno Resistencia de frenado Control por sobretensión Control por sobretensión y parada Resistencia de frenado en ohmios Potencia térmica de la resistencia de freno Comprobación del freno Función del reset
Control Vectorial de Motores de Inducción
Parámetros de un Accionamiento:
Funciones Especiales: Tiempo de re-arranque automático Descarga del bus del DC par Retraso derápida desconexión Frecuencia de conmutación Factor de sobremodulación Unidad de Ajustes delproceso PID Valores V/F de motor especial Motor en giro
Control Vectorial de Motores de Inducción
Parámetros de un Accionamiento: Comunicación: Dirección asignada Velocidad Baudios Parámetros a enviar o recibir
Otras funciones adicionales: Horas ejecutadas Energía consumida KWh Registro de fallos Datos de par, funcionamiento: temperatura, etc. Reset
arranques,
paradas,
corriente,
Control Vectorial de Motores de Inducción
Advertencias y Fallas típicas en Accionamientos AC Falla SMPSen la fuente de alimentación
Error de EEPROM
Sin motor
Fallo de identificación del motor
Pérdida de fase de la red
Motor demasiado grande
Tensión alta en el circuito intermedio Tensión baja en el circuito intermedio
Motor demasiado pequeño Falla de prueba de freno
Sobretensión en el circuito intermedio
Falla de resistencia de freno
Sobrecarga del inversor Sobretemper Sobre temperatura atura en el el motor motor
Fallo del transistor de freno Sobretemper Sobre temperatura atura en el disipa disipador dor
Límite de par
Pérdida de fase del motor U o V o W
Sobreintensidad
Fallo en comunicación
Defecto a tierra
Fallo de la red
Cortocircuito
Fallo del inversor
PRIMER SISTEMA A CONTROLAR: Criba
Transporte de Entrada
Tolva con Pellas Máquina Inducción Acoplam.. Acoplam
Mecanismo de Vibración
Transporte
de Salida
Fig.1 Diagrama simplificado de la Criba
CARACTERISTICAS DEL SISTEMA DURANTE LA FASE DE ARRANQUE
La criba oscilación
entra en a baja
Amplitud Ampl itud
frecuencia; en un valor apr óx. de 10 Hz. Esto obliga a la utilización de saltos en la frecuencia del inversor a baja velocidad
Alto par de arranque
S
wo
3wo
6wo
Fig. 2 Comportamiento de la criba a baja frecuencia
w
SEGUNDO SISTEMA A CONTROLAR: Plato Giratorio Fig.1 Plato de Dosificación Sistema Transporte Entrada
Tolva Mineral Hierro
Disco Giratorio
Reductor común
Sistema Transporte Salida
Máquinas
Inducción
CARACTERISTICAS DEL SISTEMA
El pa parr difer d dife iferenc iferen rencia encial cial iall es ent enton entonces onces ces::
∆ M =
(n2 − n1 ) M n 2 ndesliz
expres resiión anterior nos indica que para mantener el Par La exp constante la velocidad de los motores debe regularse con gran precisión.
La dif difere erenc ncia ia de vel veloci veloc ocida idad dad d ent entre entre re los mo motor tores es deb debe debe e ser lo más pequeña posible, para evitar el efecto de regeneración del motor que es arrastrado arrastrado..
Inversor de Dos Niveles
Accionamientos Especiales
Rectificador PWM e Inversor de Tres Niveles
Inversor de Tres Niveles
