motor de velocidad de motor de corriente cirecta

Implementación de un Convertidor CA-CD y PID Digital para
un Motor CD
D.U. Campos-Delgado (1), G. Gallegos Garrido (1) , S. Martínez Martínez
e I. Campos Cantón (1)
(1)

(2)

Facultad de Ciencias, UASLP, Av. Salvador Nava s/n, Zona Universitaria, S.L.P.
(2)
Facultad de Ingeniería, CIEP, UASLP, Av. Dr. Manuel Nava 8, S.L.P.

Resumen

•

En este artículo se describe laimplementación
de un sistema de control de velocidad para un motor
cd. El actuador de potencia propuesto es un
convertidor CA-CD (puente rectificador controlado
monofásico). Su diseño se basa en el disparo
sincronizado de 4 tiristores para producir un voltaje
cd variable. La estrategia de control utiliza la
medición de velocidad angular proveniente de un
taco-generador para regular el voltaje entregadoa la
armadura del motor. Un controlador proporcionalintegral-derivativo (PID) fue implementado de
manera digital a través de un tarjeta de control de
propósito general para el control de velocidad. Se
muestran gráficas experimentales del sistema de
control retroalimentado en la cuales se ven las
características de seguimiento del sistema.

•

Palabras clave: convertidor ca-cd, controlPID,
control digital, motor cd.

1. Introducción
La electrónica de potencia ha evolucionado
dramáticamente en los últimos 20 años. El desarrollo
en los elementos semiconductores ha propiciado que
se puedan realizar conversiones de energía de manera
eficiente y a niveles altos de potencia. Todo esto ha
ayudado a satisfacer las necesidades crecientes de las
aplicaciones industriales. Portodo esto, la electrónica
de potencia es una tema básico en las carreras con
enfoque en la electrónica, en donde los diferentes
tipos de conversión de energía CA/CD, CD/CD,
CA/CA, CD/CA son analizadas y estudiadas [1], [2].
Una de las muchas aplicaciones de la
electrónica de potencia se encuentra en la variación
de la velocidad de los motores de CD. Los motores de
CD presentan varias ventajasrespecto a los motores
de CA como son entre otras:

•
•

La velocidad puede ajustarse a través del
voltaje que se le aplica al motor
El sentido de rotación es reversible si se
invierte la polaridad del voltaje que recibe el
motor.
El torque puede controlarse variando la
corriente que se aplica al motor.
Tienen respuesta rápida.

El trabajo presentado en este artículo nace deldesarrollo de una tesis de licenciatura [3]. En esta
tesis el objetivo era diseñar un sistema de control
autónomo para regular la velocidad de rotación en un
motor cd. Este objetivo presentaba varios retos de
diseño: (1) un actuador de potencia que pudiera
proporcionar un voltaje de cd variable de acuerdo a
una señal de control u entre 0 y 5V, (2) un sistema
digital que pudiera implementar elalgoritmo de
control capaz de procesar datos de medición y
generar la señal de control. Estos objetivos se
cumplieron en el diseño final que se presenta a lo
largo del artículo.
La distribución del artículo se explica a
continuación. En la Sección 2, se presenta el diseño
del actuador de potencia para el motor cd
(convertidor ca-cd). La estructura y elementos del
sistema de controlretroalimentado se detallan en la
Sección 3. La Sección 4 muestra la implementación
experimental del sistema de control y finalmente en la
Sección 5 se presentan algunas observaciones y
comentarios finales.

2. Diseño del Convertidor CA-CD
La metodología para el diseño del convertidor
ca-cd (puente recificador controlado) se presenta a
continuación. Uno de los objetivos principales al
diseñarel convertidor fue buscar un aislamiento
completo entre las etapas de disparo para los tiristores
y potencia. Más allá, se buscaba que el convertidor
pudiera ser controlado de manera externa con una

señal de voltaje que variara entre 0 y 5V. El diseño
completo del puente rectificador controlado puede
seccionarse en 5 etapas:
(1) Detector de cruce por cero
(2) Generador de rampa
(3)...