CONTROL VECTORIAL OPTATIVA II
INGENIERA MECATRÓNICA NOVENO CUATRIMESTRE GRUPO “A”
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE CAMPECHE
ALUMNO: Nicandro Martin del Jesús Gómez balan
PROFESOR: Ing. Isidro Javier Domínguez
CARRERA: Ingeniería en Mecatrónica. Área: Automatización y Control
ASIGNATURA: Diseño De Interfaces Electrónicas
TEMA: Unidad II
TRABAJO: Control Vectorial
CUATRIMESTRE: 9no.
GRUPO: “A” San Antonio Cárdenas, Carmen, Camp, del 2013
1 Carretera Federal 180 S/N San Antonio Cárdenas, Carmen, Camp. C.P. 24381 Tels. 01 (938) 381 6700 381 6701 381 6702 381 6703 381 6704 •
F-DC-17/Rev.01/Nov.2010 ISO 9001:2008 Cert. No. MQA 4000244
Contenido
1.
CONTROL VECTORIAL .........................................................................................................
3
2.
APLICACIÓN ............................................................................................................................
6
3.
FUCIONAMIENTO ...................................................................................................................
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4.
CONCLUCION ........................................................................................................................
10
5.
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................
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1. CONTROL VECTORIAL El control vectorial, debe su nombre a que este utiliza un regulador electrónico sofisticado para controlar la magnitud y dirección (o fuerza y velocidad) del flujo magnético en un motor de corriente alterna a través de lazos independientes de control. Los accionamientos (drives) A-C convencionales VVVF (voltaje variable frecuencia variable) manejan un solo lazo para el control del flujo magnético, es decir
la
corriente
es
tomada
como
una
magnitud
escalar.
La estrategia de control de los accionamientos VVVF es buena para condiciones en régimen permanente, o para aquellos tipos de cargas que permiten mucho tiempo para que cambie la velocidad en aplicaciones tales como ventiladores y bombas. Pero en muchas aplicaciones de la vida real, las cargas, la velocidad o posición son probables que cambien abruptamente. El control vectorial satisface mucho mejor el manejo de estas condiciones ya que suministra control directo del torque, también como una capacidad de respuesta dinámica, la cual es diez veces la del accionamiento VVVF. VENTAJAS DEL ACCIONAMIENTO VECTORIAL El accionamiento vectorial suministra todos los beneficios y ventajas de los accionamientos Arranque
con
VVVF todas
las
y ventajas
de
mucho los
accionamientos
más. VVVF:
1.- Utiliza motores de inducción “standard”, de bajo costo. Los motores a prueba de explosión y de otras construcciones especiales pueden también utilizarse. 2.- Alto factor de potencia (alrededor del 95%), para un menor costo de energía. 3.- Capacidad para alta velocidad (6.000 RPM es fácilmente alcanzable 3
4.- Lazo cerrado de velocidad para una regulación de 0.01% 5.- Alta respuesta dinámica mayor de 50 radianes/seg. 6.- Operación suave a baja velocidad, aún bajo variaciones de la carga 7.- Alto torque de arranque (150% a 200%) 8.- Control lineal de torque para posición o tensión. Estas ventajas hacen al control vectorial la mejor respuesta para muchas aplicaciones. Comparándolos con los controles DC, el accionamiento con control vectorial tiene un alto factor de potencia, capacidad para alta velocidad, y la habilidad de utilizar motores
de
inducción
son
ventajas
importantes.
A diferencia los accionamientos “sin carbones”, los cuales se han vendido como
reemplazo para los accionamientos DC, el accionamiento vectorial no necesita motores diseñados especialmente con rotores de imán permanente.
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Aunque el accionamiento vectorial ofrece muchas ventajas, también tiene algunas limitaciones. En primer lugar, requiere de una realimentación tacométrica del motor. En segundo lugar, la regeneración es más difícil con accionamiento vectorial que con accionamiento DC con tiristores convencionales. Los accionamientos AC requieren de un kit compuesto por resistencias para la regeneración.
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En tercer lugar, en aplicaciones donde se necesite frenado dinámico, requerirá de diferentes soluciones cuando se utilice accionamiento vectorial. En conclusión a través de este documento se ha dicho que los motores de inducción “convencionales” pueden utilizarse con accionamientos vec toriales. Sin
embargo, la capacidad de alto rendimiento de estos accionamientos da lugar a mayores demandas de energía de los motores que ellos manejan. Consideración espacial debe darse al uso de motores optimizados para torque constante,
alta
sobrecarga
durante
un
amplio
rango
de
velocidad.
Algunos fabricantes ahora ofrecen motores “vector -duty” (servicio vectorial) con
provisión par montaje de tacómetro y ventilador de enfriamiento, con baja inercia construidos
con
diseño
especial
para
variadores
de
velocidad
AC.
Los accionamientos vectoriales representan un paso hacia adelante en el desempeño que muchas aplicaciones han necesitado para disfrutar las ventajas de la tecnología AC. Es un hecho su utilización en una amplia gama de nuevas aplicaciones. También son una alternativa para el reemplazo de los variadores mecánicos de velocidad.
2. APLICACIÓN CONTROL VECTORIAL DE MOTORES DE INDUCCIÓN APLICACIÓN CON DSP
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL. El control vectorial de un motor de inducción permite mejorar su respuesta dinámica, aproximándola a la del motor de corriente continua. Esta técnica de control digital exige disponer de un buen modelo del motor a controlar y de la suficiente potencia de computación para la realización, en tiempo real, de la gran cantidad de operaciones asociadas a cada muestra. En el momento actual, la alternativa de implantación más flexible pasa por emplear los 6
nuevos controladores DSP, que reúnen las funciones aritméticas de los DSP convencionales y los recursos de los micros controladores de gama alta. Aunque son de sobra conocidas las ventajas del motor de inducción en cuanto a robustez, sencillez, coste y mantenimiento, su uso generalizado en aplicaciones de regulación de velocidad no ha llegado hasta esta última década. Ello ha sido gracias al: 1) Desarrollo de dispositivos electrónicos de potencia (IGBT) de fácil control, alta frecuencia de conmutación y capacidad media de potencia; 2) Desarrollo de sistemas de control digital (DSP) con gran potencia computacional y recursos propios de micro controladores de gama alta (convertidores A/D, E/S digitales, temporizadores, watchdog, unidades de captura y comparación) que permiten la implementación en tiempo real de complejos algoritmos de control; y 3) Disminución de coste de los dispositivos 1) y de los sistemas 2). Control vectorial método indirecto
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3. FUCIONAMIENTO El convertidor CA/CA indirecto con circuito intermedio de tensión es el más utilizado para el control del motor de inducción. Consta de un rectificador no controlado alimentado desde la red alterna, una capacidad de alto valor y un inversor trifásico. Se suele incluir también un troceado o chopper que permite el frenado del motor. Es importante escoger una estrategia de conmutación para el inversor que sea de fácil realización y permita aplicar al motor la tensión y frecuencia deseadas. La estrategia PWM (modulación del ancho de pulso) es casi un estándar, aunque la tendencia actual es emplear la variante denominada SVM (Space Vector Modulación), que se caracteriza por ser muy intuitiva, de mayor ganancia de tensión que la PWM senoidal y por ser fácilmente realizable en sistemas digitales. Con esta estrategia, la tensión de salida del inversor se constituye de intervalos de conducción de cada uno de los estados posibles del inversor. 8
El control para la regulación de velocidad en el motor de inducción es complejo si se desea aprovechar al máximo las prestaciones del motor en cualquier punto de trabajo. La variación de la frecuencia de la tensión de alimentación permite regular la velocidad del motor, pero también provoca una variación indeseada del flujo y del par en el motor, debido al fuerte acoplamiento de las variables. El control escalar, o V/f constante, tiene en cuenta dicho acoplamiento e intenta que el flujo sea constante, para poder suministrar par máximo a cualquier velocidad. El control escalar ofrece una respuesta dinámica lenta e imprecisa, pero es una buena aproximación cuando las exigencias de control no son estrictas.
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4. CONCLUCION La técnica del control vectorial, aplicada a los motores de inducción, permite alcanzar niveles de prestaciones dinámicas similares a las obtenidas en los motores de corriente continua. Ello abre la posibilidad del empleo de motores asíncronos, baratos y de muy bajo mantenimiento, en aplicaciones de motorización que tradicionalmente han estado reservadas a los motores de CC. De todas maneras, la complejidad del control vectorial obliga al empleo De procesadores de altas prestaciones que permitan la implementación de los algoritmos en tiempo real. Tradicionalmente, en este tipo de aplicaciones se han utilizado procesadores DSP de aplicación general rodeados de la lógica adicional necesaria, micro controladores de gama altas, procesadores RISC, e incluso transputers;
obteniéndose soluciones que técnicamente satisfacen los
requerimientos exigidos pero a costa de un precio prohibitivo. La aparición, hace unos años, de controladores DSP que reúnen en una pastilla funcionalidades propias de los procesadores DSP y de los micros controladores de las gamas más altas, está despejando el camino de obstáculos para la introducción definitiva de este tipo de accionamientos en el mercado. El único inconveniente que resta por resolver es el de la dificultad de programación de este tipo de procesadores, que hace que los diseñadores aún muestren
ciertas
reticencias a su empleo. De todas formas cada vez existen herramientas de desarrollo más potentes en el mercado que facilitan la rápida puesta a punto de la aplicación. Todo ello debe traducirse, en un futuro no muy lejano, en un aumento significativo del empleo en el entorno industrial de accionamientos con control vectorial.
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5. BIBLIOGRAFIA o
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1990. ME
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