Control de un motor brushless
Páginas: 8 (1827 palabras)
Publicado: 11 de junio de 2014
Detección de FEM para Control de Conmutación de un Motor Brushless (BLDC) sin sensores y Control de Velocidad por PWM.
Ponce de León Zárate Gerardo Arturo, Sepúlveda Cervantes Gabriel,
Portilla Flores Edgar Alfredo, Butrón Castañeda Marco Antonio
Email: gerardosoen@gmail.com
Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo
Resumen
En este trabajo se presenta una técnica sinsensores para el control de un motor de corriente continua de 3 fases sin escobillas conocidos como Brushless o BLDC por sus siglas en ingles, a través del retorno de la fuerza contraelectromotriz. Muchas son las técnicas que se han implementado para el control de este tipo de motores usando sensores de diversos tipos como son, los sensores de efecto Hall, el uso de sensores limita la velocidad deoperación de los motores.
Esta técnica deja a lado los sensores y los remplaza por el sensado de la fuerza contraelectromotriz tomando como referencia un punto neutral. El cruce por cero de las 3 señales será el control para la conmutación. La velocidad del motor será controlada por PWM.
EL control puede ser fácilmente implementado usando una plataforma de hardware libre” Arduino”.Palabras clave: Motor brushless, control, fuerza contraelectromotriz.
1. Introducción
Los motores brushless, con bajos costos de fabricación ya han ganado amplia popularidad dentro de aplicaciones dedicadas a la automoción, informática o la actividad industrial. Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) son un ejemplo. Esto dado sus enormes ventajas frente a otro tipo de motores. [1]
Algunasde las ventajas de los motores BLDC con respecto a los motores de CD convencionales son:
Mayor relación velocidad par-motor.
Mayor respuesta dinámica
Mayor eficiencia
Mayor vida útil
Menor ruido
La principal característica de los motores BLDC es que no emplean escobillas en la conmutación para la transferencia de energía, ya que estas producen rozamiento, disminuyen el rendimiento,generan calor, son ruidosas y demandan una sustitución periódica por tanto mayor mantenimiento.
La relación par motor-tamaño es mucho mayor, por lo que son muy útiles en ambientes de trabajo con espacio reducido.
En la figura [1] se muestra las partes de un motor BLDC.
Figura 1. Partes de un motor brushless.
Los motores BLDC se encuentran de 2 tipos, los inrunner y outrunner. Losprimeros desarrollan mayores velocidades y suelen ser más pequeños que los segundos, su torque máximo lo entregan a muy altas revoluciones por minuto, por lo que usualmente vienen acompañados de engranes reductores. En estos motores el elemento móvil es el eje, sobre él cual se encuentran los imanes permanentes. Los BLDC outrunner desarrollan velocidades más bajas en su torque máximo, por lo que nonecesitan reducción y se pueden aplicar directamente.
La implementación del control de un motor de estas características es esencial para la línea de trabajo que se desea seguir, en este caso el control de un UAV.
En control de motores brushless tienen el inconveniente de que su control es más complejo, pues son motores trifásicos que requieren una etapa de potencia más compleja que el puenteH usado comúnmente. Se requiere la medición de la posición del rotor para poder llevar a cabo la secuencia de conmutación.
Sensar la fuerza contraelectromotriz para conocer la posición del rotor con ello podremos saber que bobina debemos excitar por medio de un circuito trifásico.
Para operar un motor existen 3 técnicas habituales, conmutación trapezoidal, conmutación sinusoidal yconmutación vectorial. La técnica de conmutación trapezoidal tiene como ventaja, una complejidad intermedia con respecto a las técnicas ya mencionadas y su bajo costo. El objetivo es el desarrollo de la técnica de conmutación trapezoidal y ejercer un control de velocidad a través del sensado de la fuerzacontraelectromotriz (FEM).
El trabajo se encuentra distribuido de la siguiente forma.
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Ponce de León Zárate Gerardo Arturo, Sepúlveda Cervantes Gabriel,
Portilla Flores Edgar Alfredo, Butrón Castañeda Marco Antonio
Email: gerardosoen@gmail.com
Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo
Resumen
En este trabajo se presenta una técnica sinsensores para el control de un motor de corriente continua de 3 fases sin escobillas conocidos como Brushless o BLDC por sus siglas en ingles, a través del retorno de la fuerza contraelectromotriz. Muchas son las técnicas que se han implementado para el control de este tipo de motores usando sensores de diversos tipos como son, los sensores de efecto Hall, el uso de sensores limita la velocidad deoperación de los motores.
Esta técnica deja a lado los sensores y los remplaza por el sensado de la fuerza contraelectromotriz tomando como referencia un punto neutral. El cruce por cero de las 3 señales será el control para la conmutación. La velocidad del motor será controlada por PWM.
EL control puede ser fácilmente implementado usando una plataforma de hardware libre” Arduino”.Palabras clave: Motor brushless, control, fuerza contraelectromotriz.
1. Introducción
Los motores brushless, con bajos costos de fabricación ya han ganado amplia popularidad dentro de aplicaciones dedicadas a la automoción, informática o la actividad industrial. Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) son un ejemplo. Esto dado sus enormes ventajas frente a otro tipo de motores. [1]
Algunasde las ventajas de los motores BLDC con respecto a los motores de CD convencionales son:
Mayor relación velocidad par-motor.
Mayor respuesta dinámica
Mayor eficiencia
Mayor vida útil
Menor ruido
La principal característica de los motores BLDC es que no emplean escobillas en la conmutación para la transferencia de energía, ya que estas producen rozamiento, disminuyen el rendimiento,generan calor, son ruidosas y demandan una sustitución periódica por tanto mayor mantenimiento.
La relación par motor-tamaño es mucho mayor, por lo que son muy útiles en ambientes de trabajo con espacio reducido.
En la figura [1] se muestra las partes de un motor BLDC.
Figura 1. Partes de un motor brushless.
Los motores BLDC se encuentran de 2 tipos, los inrunner y outrunner. Losprimeros desarrollan mayores velocidades y suelen ser más pequeños que los segundos, su torque máximo lo entregan a muy altas revoluciones por minuto, por lo que usualmente vienen acompañados de engranes reductores. En estos motores el elemento móvil es el eje, sobre él cual se encuentran los imanes permanentes. Los BLDC outrunner desarrollan velocidades más bajas en su torque máximo, por lo que nonecesitan reducción y se pueden aplicar directamente.
La implementación del control de un motor de estas características es esencial para la línea de trabajo que se desea seguir, en este caso el control de un UAV.
En control de motores brushless tienen el inconveniente de que su control es más complejo, pues son motores trifásicos que requieren una etapa de potencia más compleja que el puenteH usado comúnmente. Se requiere la medición de la posición del rotor para poder llevar a cabo la secuencia de conmutación.
Sensar la fuerza contraelectromotriz para conocer la posición del rotor con ello podremos saber que bobina debemos excitar por medio de un circuito trifásico.
Para operar un motor existen 3 técnicas habituales, conmutación trapezoidal, conmutación sinusoidal yconmutación vectorial. La técnica de conmutación trapezoidal tiene como ventaja, una complejidad intermedia con respecto a las técnicas ya mencionadas y su bajo costo. El objetivo es el desarrollo de la técnica de conmutación trapezoidal y ejercer un control de velocidad a través del sensado de la fuerzacontraelectromotriz (FEM).
El trabajo se encuentra distribuido de la siguiente forma.
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