Generación de Ondas Spwm Con Arduino Para La Excitación de Inversores Monofásicos

GENERACIÓN DE ONDAS SPWM CON ARDUINO PARA LA EXCITACIÓN DE INVERSORES MONOFÁSICOS

I.

INTRODUCCIÓN

El pres presen ente te trab trabaj ajo o es el resul esulta tado do de la inqu inquie ietu tud d de logr lograr ar un contr controla olador dor digita digitall de veloci velocidad dad para para motor motores es de corrie corriente nte alter alterna na basado en hardware y software libre. Como principal requisito se planteó que el control del sistema de potencia debería ser sencillo y económico. El primer paso consta en el diseño de un inversor trifásico el cual nos permitiera generar las ondas senoidales para alimentar el motor de C !corrie !corriente nte alterna alterna"# "# a partir partir del sistema sistema de suministr suministro o de energía. energía. Es posible encontrar trabajos similares donde se muestra que el control puede ser analógico $%& o digital $'# (&. )uestro aporte se distingue debido a que el control se basa en rduino. Esto permite obtener el mismo mismo resul resulta tado do con una plataf platafor orma ma abiert abierta a y de bajo bajo costo costo.. En la imp implem lementa ntació ción dig digita ital propue puesta sta en este ste artíc rtícul ulo o se gen genera era directamente las ondas senoidales utili*ando las señales de salida +,que proporciona la placa rduino. En el caso de los inversores utili*ados como variadores de velocidad para motores de inducción estos deben tener la capacidad de ajustar la frecuencia de acuerdo a la velocidad de salida deseada. demás se debe poder ajustar la tensión de salida de modo que se mantenga un ujo constante del entrehierro en la región del par de torsión constante. En la siguiente sección se hace una introducción a la plataforma rduino y las las espe especi ci/c /cac acio ione nes s t0cn t0cnica icas s del del hard hardwa warre utili utili*a *ado do.. 1uego uego se desc descri ribe ben n los los fund fundam amen ento tos s teó teórico ricos s del del algo algori ritm tmo o y la for forma de impl implem emen enta tarl rlo o por por soft softwa warre. En la sigu siguie ient nte e 23 se pres presen enta tan n los los resul resulta tados dos de las simula simulacio ciones nes y de los ensayo ensayos s de labor laborato atorio rio## se anali anali*an *an las form formas as de onda onda y las carac caracter teríst ística icas s espect espectral rales es de las señales. +or 4ltimo se hace un análisis de la posible implementación del algoritmo para la e5citación de inversores trifásicos. II.

MATERI ALES

• MicrocontroladorAtmega 328P @ 16MHz. • Voltaje de trabajo 5 V. • Teni!n de alimentaci!n " V #12 V. • $one%i!n &'(. • 32 )( de memoria *la+ ,Programa-. • 2 )( 'AM • 1/ terminale de 0' digital ,6 PM de 8 bit• 6 ,4P- o 8 ,'M- terminale de entrada anal!gico

III.

SIMULACIÓN

nali*ando el circuito esquemático $6& de la placa rduino podemos observar que está compuesta básicamente por dos partes# la etapa de programación !interfa* 789" y el procesador. 1a parte de inter0s es la sección del procesador# con su respectivo oscilador de frecuencia# la cual se simuló con +roteus $:&. Este entorno de desarrollo posee en sus librerías el procesador t-ega(';+# lo que facilita el trabajo de simulación considerablemente.
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E  R

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A N A L   O  G I   N

     P      8      2      3

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En la =igura % se observa el esquemático de la simulación de rduino con un doble /ltro >C sobre el cual señal de salida del +,- por medio del osciloscopio en la =igura '. En esta 4ltima /gura se observa la señal /ltrada por el doble /ltro >C !amarillo" y la señal correspondiente a la salida del primer /ltro >C !a*ul".

 partir de la /gura se concluye que al pasar la señal por un segundo /ltro >C# se reducen los picos montados sobre la misma# dando lugar a una onda

senoidal de características. Esta prueba se reali*ó con el /n poder veri/car el correcto funcionamiento de la función que genera la señal en rduino# así como su correcta implementación. Continuando con la simulación# se procedió a evaluar el comportamiento de las tres salidas +,- funcionando simultáneamente# dando como resultado la representación de una tensión trifásica en la que cada onda está %'?@ desfasada de las demás.

23.

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1a implementación desarrollada en este trabajo permite la generación de ondas senoidales para la e5citación de inversores trifásicos de una manera sencilla y utili*ando una plataforma electrónica abierta# de hardware y software libre# a un bajo costo. 1os ensayos de laboratorio arrojaron muy buenos resultados# trabajando dentro de los límites frecuencia establecidos en las secciones anteriores. condiciones es posible de/nir un intervalo de trabajo para la generación de una onda senoidal lo su/cientemente limpia# variando la frecuencia de la componente fundamental entre %:B* y %:?B*. 8i bien el algoritmo fue pensado para el control de un variador de velocidad de motores de C# tiene m4ltiples aplicaciones en el manejo de accionamientos de potencia. >ecurriendo a esta implementación como base#

es posible aumentar la complejidad del algoritmo para poder controlar de manera efectiva la amplitud de la tensión de salida# y de esta manera lograr que la relación vf se mantenga constante# condición necesaria para el manejo de motores de inducción.