Formato IEEE


Abstract—Un variador de frecuencia es la una de las técnicas de control de velocidad más eficiente. Para la implementación y construcción de un variador de frecuencia es necesario contar tanto con un circuito de control como uno de potencia. El circuito de control brindará las formas de onda necesaria para el switching de los elementos de potencia. El circuito de potencia será el encargado deconvertir las señales lógicas de switching en ondas de altos valores de voltaje y corriente para la alimentación de una carga, en este caso particular un motor de inducción trifásico.

Index Terms— Control Escalar, Inversor Trifásico, Motor Inducción, SPWM, Varaidor de Frecuencia.

I. INTRODUCTION
Gracias al rápido avance de la electrónica de potencia en conjunto con la evolución de dispositivossemiconductores de alto rangos han permitido el creciente desarollo de variadores de frecuencia. Estos variadores de frecuencia han sido la pieza clave para realizar un cambio total a nivel industrial, desplazar a motores DC por motores AC (de inducción). Actualmente la implemenatación de estos dispositivos en la industria es muy común de ahi la importancia de manejar y entender sufuncionamiento.

La justificación de este proyecto se basa en la uso eficiente de energia y en el desarrollo adecuado de sistemas de automatización.
II. Generalidades
A. CONTROL DE FRECUENCIA
Un motor de inducción varía su velocidad sincrónica directamente proporcional a la frecuencia del voltaje aplicado al mismo. La siguiente ecuación muestra este comportamiento.


Donde Ns: velocidad sincrónica
f:frecuencia
P: número de polos del motor

Específicamente al trabajar con un control escalar, es necesario mantener constante la relación [V/f]. Esta especificación se da debido a que el cambio de frecuencia varía además el flujo mutuo de las máquinas. Trabajar a un flujo diferente al nominal aumenta las pérdidas por lo que es indispensable mantener contante el flujo, para lo cual se debe conversar larelación [V/f].



B. COMPENSACIÓN DE TORQUE
Al disminuir la velocidad, el motor tiende a reducir el torque entregado al mismo, por lo tanto a velocidades demasiado bajas el torque suministrado no es suficiente para vencer la inercia de la máquina. En este caso en específico no se utiliza la relación [V/f] como contante.


Fig. 1. Comportamiento de la velocidad del motor en su rango de frecuencia.Compensación de Torque a partir de 30 [Hz].

Por esta razón es necesaria una compensación de torque que permite visualizar velocidades bajas contando con el torque necesario para el movimiento. La compensación se efectuará en el voltaje. En el presente proyecto se ha decidido realizar una compensación de torque para valores menores a 30 [Hz], manteniendo el voltaje entre fases a 110[Vrms] ymodificando su frecuencia.

C. CONFIGURACION GENERAL DE UN VARIADOR DE FRECUENCIA
Modificar la frecuencia de una onda AC durante su modo AC, es bastante complicado. Debido a esto el primer paso de un variador de frecuencia es convertir la señal de alimentación (trifásica en este caso) en una señal DC. Este proceso se conoce como rectificación y se utiliza puentes de diodos para lograrlo controlado loslímites de la onda sinusoidal a una sola dirección.

BUS DC: una vez obtenida la señal en DC se procede a su debido filtrado y tratamiento, lo cual se lo logra con la utilización de capacitores e inductores.

INVERSOR: luego de contar con una Fuente de DC lo más constante posible, se procede a transformar esta Fuente DC nuevamente en AC, pero esta vez con un control de la frecuencia y voltajes(Índice de Modulación) que se desea entregar.

En la siguiente figura se muestra el esquema general de un variador de frecuencia y sus partes constitutivas:



Fig. 2. Diagrama de bloques de las partes constitutivas de un variador de frecuencia.

D. MODULACIÓN DE ANCHO DE PULSO SINUSOIDAL (SPWM)
Fue introducida por Schönung en 1964, y es una técnica de modulación de ancho de pulso que se genera...