Control Vectorial Maquinas Eléctricas
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IntroduccionA nivel industrial es bien conocido que la mquina
rotativa ms empleada para el manejo de procesos a
velocidad constante es la mquina de induccin jaula de
ardilla dado que es altamente eficiente, libre de
mantenimiento, sencilla, robusta y econmica.
En la actualidad entre las tcnicas que permiten el control
independiente de la velocidad y del par en la mquina de
induccin son el control directo del par y el control de
campo orientado denominado control vectorial, las cualeslogran el desacoplamiento que existe entre las bobinas de
estator y del rotor, y que impide un comportamiento
similar al de la mquina de corriente continua.
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El control directo del par es una tcnica poco utilizada
debido a que se necesita estimar el flujo y el torque en la
mquina, adems de un control sobre cada una de estas
variables, haciendo que la tcnica se vuelva ms
compleja representando mayores costos.
El control vectorial por el contrario es ms utilizado debido a
susimplicidad, dentro de este, en el mtodo indirecto
solamente se requiere estimar la posicin angular de la
mquina, la cual se obtiene de integrar la velocidad
instantnea en el eje de la misma
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El estudio de la mquina de induccin se lo hace en base a un
modelo matemtico en trminos de flujo de enlace.
Este modelo est referido a los ejes en cuadratura
q y directo d.
Debido a que es posible realizar la
transformacin de variables, es muy comn encontrar el
sistema de ecuaciones que describen el funcionamiento
de la mquina de induccin en trminos bien sea de
corrientes, flujos o tensiones, dependiendo de la
necesidad y el uso que se le desee dar.
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CONTROL VECTORIAL
En los ltimos aos el estudio de tcnicas de control que
permiten el manejo de la velocidad de la mquina de
induccin ha sido ampliamente estudiado.
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Con la introduccin de la teora del control de campo La
modulacin vectorial o control vectorial aplicado al control dela mquina de induccin, constituye un conjunto de
estrategias que mejora el rendimiento de la mquina
controlando el torque, la velocidad y la posicin del eje de la
mquina.
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CARACTERSTICAS DEL
CONTROL VECTORIAL PORCAMPO ORIENTADO Esta tcnica se basa en extrapolar la tcnica de control de
motores de corriente continua al mbito de los motores deinduccin. Para ello y debido a que una mquina de corriente
alterna carece de dos bobinados desacoplados se recurre al
expediente de referenciar el sistema trifsico alterno de
corrientes estatricas a un sistema de coordenadas no
estacionario que gira sincrnicamente
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Existen bsicamente dos tcnicas
diferentes de control vectorial;
estas son: directa e indirecta. El control vectorial directo se implementa
a partir de la medicin directa del mdulo y la posicin delvector espacial de lujo que se seleccione como referencia
mtodo indirecto hace uso de un modelo de la mquina que
depende de sus parmetros, los que a su vez dependen de
parmetros tales como la temperatura, la frecuencia y la
saturacin.
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CONTROL VECTORIAL DIRECTO El control vectorial directo se basa en el modelo del motor en
ejes de flujo de rotor, a travs de un cambio de variable nolineal, las ecuaciones de estado de la mquina, que
originalmente son no lineales y dependientes del tiempo, se
transforman en lineales e independientes del tiempo. El
sistema lineal resultante se controla utilizando tcnicas de
control lineal clsico. La tcnica seleccionada busca querealice una linealizacin entrada-estado.
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CONTROL VECTORIALINDIRECTO Un mtodo de control de la mquina de induccin muy
utilizado en la prctica debido a su facilidad de implantacines el control vectorial indirecto. En este controlador tanto el
flujo de rotor como el par son controlados en bucle abierto,
existiendo slo un bucle de control en lazo cerrado para la
velocidad de giro de la mquina.
En este controlador no es preciso estimar el vector de flujode rotor. En su lugar se estima slo la posicin de dicho
vector, lo cual se hace integrando su velocidad de giro, que
se calcula a partir de la velocidad del rotor y la de
deslizamiento.
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Para determinar los parmetros
del controlador se debe:
Hacer cero los valores delas constantes Ki y Kd.
Incrementar la gananciaproporcional hasta que el
sistema oscile. Este valor esllamado Kcr.
Obtener el tiempo entrepicos para ese punto. Este
periodo medido es llamado t.
Aplicar los criterios dados enla tabla 1 para obtener los
valores aproximados de losparmetros del controlador.
