Post on 23-Jan-2016
Drives de CA
Drives de CA
Antes, los motores ycontroles de CD,
dominaban el campode la variación de
Velocidad ...
Drives de CA
Sin embargo, otro protagonista entraría en Escena
RígidoConfiableBaratoPero impreciso
Drives de CA
Tradicionalmente se ha pensado que el deslizamiento
es inherente al funcionamiento de los
motores de CA “La inferioridad del motor de
CA con respecto al motor de CD está desapareciendo, porque tal inferioridad se
debe a la alimentación que se le proporciona, no al motor en
sí mismo”: Sakae Yamamura*
*Ganador de la medalla Nicola Tesla de la IEEE
Vs
Vel = 0
Pa
Pm
PM
Pn
VnPo
Vo
Par
Velocidad
Drives de CA
El método escalar desacoplado PWM por
control simultáneo de la frecuencia y voltaje ha
sido una de las primeras respuestas a la
necesidad de variar la velocidad en lo motores
de CAVel = 0
Par
Velocidad1800 rpm60 Hz
450 rpm15 Hz
1350 rpm45 Hz
90 0 rpm30 Hz
1 50 rpm5 Hz
Zona de Pérdida de Par
Zona de Pérdida de Par
a)
b)
0
Volts
Hertz1800 rpm60 Hz
450 rpm15 Hz
1350 rpm45 Hz
90 0 rpm30 Hz
220
55
110
165
18
150 rpm5 Hz
Zona Programable de Refuerzo al Arranque o en Marcha
35
Conversión de CA fija a CA variable
C.A. fija C.A. variable
C.D. C.D. Fija o variable
El drive de CA PWM
Metodología para generar una onda modulada de CA por el método PWM
simpleanalógicasin control sobre
las armónicas
+10 Volts
-10 Volts
+ 311 Volts
-311 Volts
Drive PWM
Ondas PWM Control de voltaje y de
frecuencia a la salida del drive
Onda de corriente muy perturbada
generación de onda reflejada
aplicable al 85 % de las aplicaciones
Aplicaciones multi-motor
V rms
Onda fundamental
V rms
Onda fundamental
Drives de CA PWM Sinus y por Control Vectorial de Flujo Magnético
Esquema general de un drive de CA
Rectificador no controlado
inversor controlado por Microprocesador
Rectificador InversorFiltro
Microprocesador
Motorde
inducción
C.A.
Voltaje fijoFrecuencia fija
C.A.
Voltaje fijoFrecuencia fija
El drive de CA PWM Sinus
Algoritmo de control basado en la minimización de armónicas a la salida
aumento de la frecuencia portadora para disminuir el ruido acústico en el motor
Aumento proporcional de la ocurrencia de la onda reflejada con cables largos
Pérdida del 5 % de potencia debido a la modulación
Control vectorial de flujo magnético
Emula el funcionamiento de un motor de CD
mejoró la respuesta del motor de CA
Con retro-alimentación logra el par a velocidad cero
requiere datos exactos del motor
F
F
Id
Iq
d
q
Direct Torque Control
Nuevo control basado en: Un Microprocesador que
realiza 40,000 cálculos por segundo
Un modelo avanzado del motor de CA
Dos lazos de control: Velocidad y Par-motor
Control de disparo de los IGBT’s sin necesidad de modulación
Histéresis Excelente aún sin retro-
alimentación
El DTC: su funcionamiento
~
M3 Ø
Inversor
Rectificador
Bus de CD
Controles de lasposicionesdel switch
Selector
Optimo
De pulsos
Línea
Comparador
de Par
De FlujoComparador
ParStatus
FlujoStatus
Señales De control
Modelo adaptivodel motor
Posiciones del switch
Voltaje en el bus de CD
Corrientes del Motor
Controlador de referencia
de Par
Par actual
Flujo actual
Velocidad actual
Referencia interna de par
Controlador de referencia
de Flujo U
fU
f
T
f
Referencia interna de Flujo
PID
Controlador
de velocidad
Compensador deaceleración +
Referencia de par
Referencia develocidad
Optimización de flujo
Freno por flujo
Debilitamiento de campo
On/Off
On/Off
On/Off
+
-
Lazo de control de velocidad
12
34
5
6
7
Lazo de control de Par
El DTC: su principio
Distintas combinaciones de encendido de los IGBT’s para generar los distintos fasores de campo magnético
Ciclo del DTC durante una revolución
Aceleración
El DTC: control de par-motor
Control por histéresis Regulación de par por
medio del flujo del estator y su ángulo con respecto al flujo del motor
Control de par independiente de la velocidad
Generación de par en un periodo de 2 a 3 milisegundos
El DTC: Excelente respuesta en velocidad, tiempo y par
Sin retro-alimentación Precisión equiparable a la
del motor de CD 0.001 % con encoder
estándar (1024 pulso/rev) Gracias al lazo de
velocidad y al modelo avanzado del motor de CA
Respuesta estática y dinámica 8 veces más precisa que un drive de CA o de CD estándar.
Inversión de giro con duración mínima de transitorios
(Corriente en las fases del motor)
Tiempo1 Milisegundo/División
¡ 6 mili-segundos !
El DTC: Control del Par-motor
Se logra la generación de par a velocidad cero
sin retro-alimentación sustituye el 95 % de las aplicaciones de variación de velocidad en CD
mejora su respuesta con retro-alimentación
Respuesta independiente del lazo de par y velocidad
Dos referencias de control.
Par
Velocidad
Velocidad
Par
Par
t (1 Seg/Div)
Velocidad
Inversión de sentido de giro
Rampa de Par a velocidad Cero
t (1 Seg/Div)
t (1 Seg/Div)
Velocidad cero a pleno par
El ACS 800 con DTC: Un drive que genera un funcionamiento de alto desempeño en motores
estándar de CA