Controlador Pwm Controlador Para Motores Decc

CONTROLADOR PWM PARA MOTORES DE CC.
Maximiliano A. Freije
Directores: Ing Walter Kloster, Ing. Sergio González

1. RESUMEN
En este artículo se presenta el diseño de un
controlador para motores de CC que permite
controlar velocidad y sentido de giro. Se
evaluó el compartimiento de este tipo de
motores en los cuatro cuadrantes y las
distintas topologías de convertidores
existentes. Sedesarrolló el hardware para el
tipo de controlador PWM y se presentan
resultados experimentales.
2.

INTRODUCCIÓN

Un motor de CC puede ser operado en cualquier
dirección y su torque electromagnético puede
invertirse para el proceso de frenado.
Dependiendo del sentido de circulación de la
corriente de armadura y la tensión, se logra el
cambio de estado en el funcionamiento del
motor.Los distintos estados pueden observarse
en la Fig. 1.

Si se necesita controlar la velocidad en un solo
sentido de giro, la topología adecuada es la del
convertidor de un cuadrante.
Si no se requiere una inversión de marcha, pero
sí controlar el proceso de frenado; la topología
apropiada es la del convertidor de dos
cuadrantes.
Para poder controlar la velocidad en ambos
sentidos de giro ypoder frenar la marcha, la
topología a utilizar es la del convertidor de
cuatro cuadrantes.
Distintas técnicas pueden ser utilizadas para
controlar la potencia aplicada al motor, de
manera de lograr el comportamiento deseado.
Una técnica que presenta alto rendimiento es la
PWM. Esto se debe, a que en los convertidores
PWM los transistores operan como llaves, es
decir en corte ysaturación, minimizando así las
perdidas de energía.
Los controladores PWM son los circuitos que
transforman pulsos lógicos (baja potencia) en
pulsos de corriente (potencia) para excitar los
bobinados de los motores.
En este trabajo se presenta el diseño, desarrollo
y ensayo de un controlador PWM para variar la
velocidad y sentido de giro del motor,
basándose en un convertidor de cuatrocuadrantes.
3.

DISEÑO DEL CONTROLADOR

Las especificaciones de diseño que se tuvieron
en cuenta son las siguientes:
Fig. 1: Funcionamiento en los cuatro cuadrantes

•

A fin de lograr el estado de funcionamiento
deseado para el motor se requiere controlar en
forma dinámica la corriente y tensión sobre el
mismo. El elemento que realiza esta función se
lo denomina convertidor o driver.
Lastopologías de convertidores se clasifican
según el número de cuadrantes que gobiernan;
estas son:

•
•

•
•
•

Convertidor de un cuadrante (step down)
Convertidor de dos cuadrantes (half-bridge)
Convertidor de cuatro cuadrantes (fullbridge)
La elección de la topología del convertidor se
basa fundamentalmente en el tipo de control que
se requiere para el funcionamiento del motor.Posibilidad de controlar motores de
distintas tensiones nominales.
Frecuencia de conmutación fs > 100Khz.
Protección por sobrecorriente en el puente.

El funcionamiento del controlador se basa en un
sistema a lazo cerrado. Esto se debe a que se
requiere: velocidad de respuesta y que el
sistema evolucione siguiendo una tensión de
referencia. Éste, se bosqueja en el diagrama en
bloques dela Fig. 2. En él se observan las tres
etapas que conforman al diseño.
•
•
•

Etapa de potencia
Etapa de control
Etapa de protección

parte alta y baja de cada rama del puente (Ver
Fig. 3).

Fig. 2: Diagrama en bloques
La etapa de potencia es la que se encarga de
generar los pulsos de disparo de potencias
necesarios para controlar al convertidor. Esta
etapa se divide en, latopología del convertidor y
en la circuiteria que proporciona el disparo de
las llaves.
La etapa de control se encarga de generar la
modulación PWM, necesaria para el disparo de
las llaves del convertidor, partiendo de una
tensión de referencia aplicada en su entrada.
Proporciona el retardo en el encendido de las
llaves para evitar cortocircuitos en las ramas del
convertidor; y por medio de...