Control de motores

Seminario Anual de Automática, Electrónica industrial e Instrumentación (SAAEI)

Control Directo de Par del Motor de Inducción Usando un Convertidor Puente Asimétrico
A. Cabello1 , J. Restrepo2 , V. Guzmán2 , M. Giménez2 , J. Lara1 y J. Aller2
(1) UNEXPO -L.C.M, Caracas, Venezuela (2) Universidad Simón Bolívar, Caracas 1080A, Venezuela

Resumen—En este trabajo se presenta un esquema decontrol directo de par para el motor de inducción utilizando un convertidor unidireccional de corriente del tipo puente asimétrico, el cual solo permite la circulación de corrientes positivas en el motor y donde las fases del motor son alimentadas de forma independiente, lo que hace al convertidor menos propenso a fallos. El uso de este convertidor permite generar un mayor número de vectoresespaciales de tensión que se pueden utilizar en el control del motor con mejor aprovechamiento de la barra de Corriente Continua. Las simulaciones realizadas y la comprobación experimental permiten evaluar las ventajas y desventajas encontradas cuando se utiliza la topología del convertidor propuesta como un actuador para el motor de inducción.

Q1

Q3 D1

Q5 D3 D5

VDC

D2 Q2

D4

D6 Q4 Q6Figura 1. Convertidor puente asimétrico.

I.

I NTRODUCCIÓN

Existen diversas topologías de convertidores que permiten a los inversores convencionales ser menos propensos a fallos[1]. En estas configuraciones se utiliza generalmente un mayor número de componentes electrónicos que entran en operación en caso de fallas. Estos componentes adicionales aumentan el costo y la complejidad delsistema. En este trabajo se presenta el uso de un convertidor puente asimétrico que posee la misma cantidad de componentes que un inversor convencional para controlar un motor de inducción. En este convertidor las fases del motor son alimentadas de forma independiente y no es posible un corto circuito franco de la barra de corriente continua por operaciones indebidas de los transistores o por fallosen estos dispositivos. En el trabajo se investiga, a través de simulaciones y pruebas experimentales, el comportamiento del convertidor en el control de la máquina de inducción utilizando la técnica de control directo de par, la cual permite un ajuste rápido del par y del flujo de estator, es prácticamente independiente de los parámetros de la máquina de inducción y es de fácil implantación mediantelos sistemas de procesamiento disponibles actualmente[2]. Tanto las simulaciones como las pruebas experimentales fueron realizadas utilizando una tarjeta de procesamiento basada en el procesador digital de señales DSP21364 de Analog Devices. Se utilizó un modelo de la máquina de inducción en vectores espaciales para la simulación del esquema y se empleó una plataforma de pruebas desarrollada enel laboratorio de investigación de la Universidad Simón Bolívar (PLATAFORMA III)

[3], para verificar la operación real del convertidor. II. C ONVERTIDOR U NIPOLAR Normalmente se utiliza un inversor trifásico de tensión para controlar el motor de inducción. Este convertidor es capaz de controlar bidireccionalmente la corriente utilizando los ocho vectores espaciales de tensión posibles, de loscuales dos casos corresponden al vector espacial nulo. Este tipo de convertidor tiene que poseer enclavamientos que impidan encender a un transistor si no se ha garantizado el apagado del transistor complementario de la misma rama. En el convertidor puente asimétrico mostrado en la Fig. 1, cada una de las fases del motor se encuentra alimentada de forma independiente, donde la configuración de lostransistores IGBT y de los diodos sólo permite la circulación unidireccional de la corriente. Cada fase puede tener tres estados, por lo que se dispone de veintisiete posibles configuraciones[4]. Sin embargo, tal cual como en el Control Directo de Par (DTC) convencional, para este primer estudio se escogen los seis vectores de voltaje de igual magnitud mostrados en la Fig. 2. II-A. Modelo de la...