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Control Vectorial La revolución del control de movimiento
La estrategia de control vectorial consiste 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 alterna carece de dos bobinados desacoplados, se recurre al expediente de referenciar el sistema trifásico alterno de corrientesestatóricas a un sistema de coordenadas no estacionario que gira sincrónicamente 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 de campo orientado”-. El siguiente paso es descomponer este vector en dos componentes: una colineal con el campo rotórico(normalmente denominada I_) y la restante cuadratura (normalmente, Iw). La primera resulta ser responsable del flujo magnético 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 esta transformación de coordenadas resulta entonces posible desacoplar el modelo matemático de la máquina de inducción y controlarestas componentes en forma independiente de la misma manera que en un motor de corriente continua se controlan las corrientes de campo y de armadura. Y se obtienen respuestas dinámicas similares. Una vez determinados en este sistema de referencia no estacionario los valores requeridos de I_ e I se aplica una transformación de coordenadas inversa que arroja como resultado las consignas (set-points) demagnitud y fase de las corrientes alternas estatóricas. Estas consignas se aplican a la entrada del inversor regulador de corriente, quien genera como respuesta las señales PWM de disparo que atacarán los IGBTs de la etapa de potencia, generando las tensiones que alimentan los bobinados del motor. Cabe recordar que para poder ejecutar las rutinas de transformación de coordenadas es necesariocontar con el ángulo desarrollado por el rotor. Esta necesidad da origen a dos estrategias diferentes: registrar este ángulo instante a instante mediante un encoder o tacogenerador (control vectorial de lazo cerrado) o estimarlo mediante un obervador (“Control vectorial sin sensor o de lazo abierto” o en su versión en inglés más difundida- “Sensor Less Vector Control”). Mediante la técnica de lazocerrado resulta posible ejecutar distintas estrategias de control de acuerdo a la variable que se desea regular. Así, nos encontramos con control de lazo cerrado de velocidad o de par. En muchas aplicaciones se presenta la inquietud de si es necesario o no utilizar un sensor de velocidad, esto es, si realmente es necesaria una estrategia de control vectorial de lazo cerrado. Se indican a continuaciónalgunos ejemplos a modo de ayuda para definir su uso: • Requerimiento de elevado nivel de precisión en el ajuste de velocidad, típicamente superior al 0,001% (maquinaria de alta precisión). • Requerimiento de alta performance dinámica aún a bajas velocidades, del orden de los 20 mseg (trenes de laminación). • Requerimiento de elevado par motriz a velocidades inferiores al 10% de la velocidadnominal del motor, aún a velocidad cero (grúas con funciones de posicionamiento). • Requerimiento de control de par en un rango mayor a 1:10 (bobinadoras, control de tensión de lazo cerrado). Siemens ofrece un accionamiento adecuado para cada aplicación con u n a e x a c t a r e l a c i ó n costo/prestaciones: MasterDrive, VectorControl y MicroMaster MM440 para motores de baja tensión y Simovert MVpara motores de media tensión permiten implementar estrategias de control vectorial de lazo abierto o cerrado de velocidad o par, y dan respuesta a los más altos requerimientos de regulación. Por otro lado, MicroMaster MM420, con la técnica de control desarrollada por Siemens Flux Current Control (FCC) que optimiza la corriente de magnetización para los distintos estados de carga de la máquina...