Control vectorial

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ntrol Vectorial: la revolución del control de movimiento

Los accionamientos de control vectorial establecieron un hito en la regulación de velocidad de los motores de corriente alterna. Ningún otro desarrollo tecnológico pudo producir en un motor de CA torque pleno de cero a velocidad nominal para luego conmutar a potencia constante y alcanzar una velocidad varias veces superior a la nominal,con capacidad de acelerar y desacelerar en ambas direcciones de rotación y controlar con precisión velocidad, par y posición en motores compactos o servomotores.

Los accionamientos de velocidad variable de control vectorial han existido desde hace años, sin embargo sólo en esta última década se han expandido fuertemente en un sinnúmero de aplicaciones. La razón se centra en que se requería deelectrónica costosa y de relativa complejidad para controlar con precisión las corrientes del motor. Esta situación cambió drasticamente con el desarrollo de los procesadores de señales digitales (DSPs), los microprocesadores dedicados de alta velocidad y los inversores reguladores de corriente con modulación de ancho de pulso (Current-Regulated PWM Inverters). Los DSPs y microprocesadoresproporcionan la potencia de cómputo de alta velocidad necesaria para calcular las corrientes de fase del motor accionado, superando holgadamente los problemas de derivas y de ajuste de set-point tan frecuentes en las antiguas versiones análogicas de accionamientos vectoriales.
Complementariamente los inversores PWM con etapas de potencia desarrolladas en torno a dispositivos semiconductores de altavelocidad de conmutación (Transistores Bipolares de Compuerta Aislada - IGBT) permiten obtener frecuencias más altas y corrientes de salida mayores, en volumen reducido y con menor coste.

Los motores trifásicos de inducción se encuentran ampliamente difundidos debido a su construcción más simple y robusta, su menor tamaño y la menos frecuente necesidad de mantenimiento, como contrapartida sumodelo eléctrico es fuertemente alineal, multivariable y altamente acoplado, tornando complejo el control de velocidad. A diferencia de ello, el control de velocidad de los motores de corriente continua de excitación independiente resulta esencialmente sencillo: la independencia existente entre los bobinados de campo y armadura permite controlar por separado las corrientes que generan el flujo demagnetizacón por un lado y el par por otro. Gobernando estas variables se tiene control completo del motor accionado, observándose respuestas dinámicas muy veloces con reducidas oscilaciones.
La estrategia de control vectorial se basa en extrapolar la técnica de control de motores de corriente continua al ámbito de los motores de inducción. Para ello y debido a que una máquina de corriente alternacarece de dos bobinados desacoplados se recurre al expediente de referenciar el sistema trifásico alterno de corrientes estatóricas a un sistema de coordenadas no estacionario que gira sincronicamente con el campo magnético rotórico. En este nuevo sistema de referencia las corrientes estatóricas pueden ser tratadas como vectores rotantes, de ahí el nombre de control vectorial o también control decampo orientado.

El paso siguiente es descomponer este vector en dos componentes: una colineal con el campo rotórico (normalmente denominada Im) y la restante en cuadratura (normalmente Iw). La primera resulta ser responsable del flujo mágnetico de la máquina y se la designa como corriente de magnetización, la segunda genera el par motriz y se la llama corriente activa. Por la vía de estatransformación de coordenadas resulta entonces posible desacoplar el modelo matemático de la máquina de inducción y controlar estas componentes en forma independiente de la misma manera que en un motor de corriente continua se controlan las corrientes de campo y armadura, obteniéndose similares respuestas dinámicas. Una vez determinados en este sistema de referencia no estacionario los valores...
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