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Drives de CA
Drives de CA
z
Antes, los motores y
controles de CD,
dominaban el campo
de la variación de
Velocidad ...
Drives de CA
zSin embargo, otro
protagonista entraría
en Escena
zRígido
zConfiable
zBarato
zPero impreciso
Drives de CA
Par
PM
Pa
Pn
Pm
Vo
Po
Vn
Vs
Vel = 0
Velocidad
z Tradicionalmente se ha
pensado que el deslizamiento
es inherente al funcionamiento
de los motores de CA
z “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”:
z Sakae Yamamura*
z
*Ganador de la medalla Nicola Tesla de la IEEE
Drives de CA
z 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 CA
Volts
220
Zona de Pérdida de P ar
165
a )
110
Zona
P rogram able de
Refuerzo al
A rranque o en
Marcha
55
18
Hertz
0
150 rpm
5 Hz
450 rpm
15 Hz
90 0 rpm
30 Hz
1350 rpm
45 Hz
1800 rpm
60 Hz
P ar
Zona de Pérdida de P ar
b )
V el = 0
1 50 rpm
5 Hz
450 rpm
15 Hz
90 0 rpm
30 Hz
1350
45 Hz
rpm
1800 rpm
60 Hz
V eloc idad
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
+10 Volts
-10 Volts
+ 311 Volts
-311 Volts
zMetodología para
generar una onda
modulada de CA por
el método PWM
zsimple
zanalógica
zsin control sobre las
armónicas
Drive PWM
V rms
Onda fundamental
V rms
Onda fundamental
z Ondas PWM
z Control de voltaje y de
frecuencia a la salida del drive
z Onda de corriente muy
perturbada
z generación de onda reflejada
z aplicable al 85 % de las
aplicaciones
z Aplicaciones multi-motor
Drives de CA PWM Sinus y por Control Vectorial
de Flujo Magnético
C.A.
Microprocesador
Voltaje fijo
Frecuencia fija
Rectificador
Filtro
Inversor
C.A.
Voltaje fijo
Frecuencia fija
Motor
de
inducción
zEsquema general de
un drive de CA
zRectificador no
controlado
zinversor controlado
por Microprocesador
El drive de CA PWM Sinus
z Algoritmo de control basado
en la minimización de
armónicas a la salida
z aumento de la frecuencia
portadora para disminuir el
ruido acústico en el motor
z Aumento proporcional de la
ocurrencia de la onda reflejada
con cables largos
z Pérdida del 5 % de potencia
debido a la modulación
Control vectorial de flujo
magnético
F
q
d
Id
F
Iq
z Emula el funcionamiento
de un motor de CD
z mejoró la respuesta del
motor de CA
z Con retro-alimentación
logra el par a velocidad
cero
z requiere datos exactos
del motor
Direct Torque Control
z Nuevo control basado en:
z Un Microprocesador que
realiza 40,000 cálculos por
segundo
z Un modelo avanzado del
motor de CA
z Dos lazos de control:
Velocidad y Par-motor
z Control de disparo de los
IGBT’s sin necesidad de
modulación
z Histéresis
z Excelente aún sin retroalimentación
El DTC: su funcionamiento
Línea
Lazo de control de velocidad
Lazo de control de Par
Rectificador
5
Referencia interna de par
6
Controlador
de referencia
de Par
Referencia de par
Comparador
de Par
Bus
de CD
Par
Status
Selector
Optimo
De pulsos
Señales
De control
Controlador
de velocidad
Comparador
De Flujo
Referencia de
velocidad
+
Controles
de las
posiciones
del switch
~
Flujo
Status
Inversor
PID
Compensador de
aceleración +
Optimización de flujo
On/Off
4
Controlador
de referencia
de Flujo
U
Par actual
Flujo actual
Modelo adaptivo
del motor
f
Freno por flujo
On/Off
U
Debilitamiento de campo
On/Off
T
3
Posiciones del switch
Voltaje en el bus de CD
f
Referencia
interna
de Flujo
Corrientes del Motor
f
Velocidad actual
7
2
1
M
3 Ø
El DTC: su principio
zDistintas
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
z Control por histéresis
z Regulación de par por medio
del flujo del estator y su
ángulo con respecto al flujo
del motor
z Control de par independiente
de la velocidad
z Generación de par en un
periodo de 2 a 3 milisegundos
El DTC: Excelente respuesta
en velocidad, tiempo y par
Inversión de giro con duración
mínima de transitorios
(Corriente en las fases del motor)
Tiempo
1 Milisegundo/División
¡ 6 mili-segundos !
z Sin retro-alimentación
z Precisión equiparable a la del
motor de CD
z 0.001 % con encoder estándar
(1024 pulso/rev)
z Gracias al lazo de velocidad y
al modelo avanzado del motor
de CA
z Respuesta estática y dinámica
8 veces más precisa que un
drive de CA o de CD estándar.
El DTC: Control del Par-motor
Inversión de sentido de giro
Par
Velocidad
t (1 Seg/Div)
Velocidad
Rampa de Par a velocidad Cero
Par
t (1 Seg/Div)
Par
Velocidad cero a pleno par
Velocidad
t (1 Seg/Div)
z Se logra la generación de par
a velocidad cero
z sin retro-alimentación
sustituye el 95 % de las
aplicaciones de variación de
velocidad en CD
z mejora su respuesta con retroalimentación
z Respuesta independiente del
lazo de par y velocidad
z Dos referencias de control.
El ACS 800 con DTC: Un drive que genera un
funcionamiento de alto desempeño en
motores estándar de CA