Drives de CA

Drives de CA

Antes, los motores ycontroles de CD,

dominaban el campode la variación de

Velocidad ...

Drives de CA

Sin embargo, otro protagonista entraría en Escena

RígidoConfiableBaratoPero impreciso

Drives de CA

Tradicionalmente se ha pensado que el deslizamiento

es inherente al funcionamiento de los

motores de CA “La inferioridad del motor de

CA con respecto al motor de CD está desapareciendo, porque tal inferioridad se

debe a la alimentación que se le proporciona, no al motor en

sí mismo”: Sakae Yamamura*

*Ganador de la medalla Nicola Tesla de la IEEE

Vs

Vel = 0

Pa

Pm

PM

Pn

VnPo

Vo

Par

Velocidad

Drives de CA

El método escalar desacoplado PWM por

control simultáneo de la frecuencia y voltaje ha

sido una de las primeras respuestas a la

necesidad de variar la velocidad en lo motores

de CAVel = 0

Par

Velocidad1800 rpm60 Hz

450 rpm15 Hz

1350 rpm45 Hz

90 0 rpm30 Hz

1 50 rpm5 Hz

Zona de Pérdida de Par

Zona de Pérdida de Par

a)

b)

0

Volts

Hertz1800 rpm60 Hz

450 rpm15 Hz

1350 rpm45 Hz

90 0 rpm30 Hz

220

55

110

165

18

150 rpm5 Hz

Zona Programable de Refuerzo al Arranque o en Marcha

35

Conversión de CA fija a CA variable

C.A. fija C.A. variable

C.D. C.D. Fija o variable

El drive de CA PWM

Metodología para generar una onda modulada de CA por el método PWM

simpleanalógicasin control sobre

las armónicas

+10 Volts

-10 Volts

+ 311 Volts

-311 Volts

Drive PWM

Ondas PWM Control de voltaje y de

frecuencia a la salida del drive

Onda de corriente muy perturbada

generación de onda reflejada

aplicable al 85 % de las aplicaciones

Aplicaciones multi-motor

V rms

Onda fundamental

V rms

Onda fundamental

Drives de CA PWM Sinus y por Control Vectorial de Flujo Magnético

Esquema general de un drive de CA

Rectificador no controlado

inversor controlado por Microprocesador

Rectificador InversorFiltro

Microprocesador

Motorde

inducción

C.A.

Voltaje fijoFrecuencia fija

C.A.

Voltaje fijoFrecuencia fija

El drive de CA PWM Sinus

Algoritmo de control basado en la minimización de armónicas a la salida

aumento de la frecuencia portadora para disminuir el ruido acústico en el motor

Aumento proporcional de la ocurrencia de la onda reflejada con cables largos

Pérdida del 5 % de potencia debido a la modulación

Control vectorial de flujo magnético

Emula el funcionamiento de un motor de CD

mejoró la respuesta del motor de CA

Con retro-alimentación logra el par a velocidad cero

requiere datos exactos del motor

F

F

Id

Iq

d

q

Direct Torque Control

Nuevo control basado en: Un Microprocesador que

realiza 40,000 cálculos por segundo

Un modelo avanzado del motor de CA

Dos lazos de control: Velocidad y Par-motor

Control de disparo de los IGBT’s sin necesidad de modulación

Histéresis Excelente aún sin retro-

alimentación

El DTC: su funcionamiento

~

M3 Ø

Inversor

Rectificador

Bus de CD

Controles de lasposicionesdel switch

Selector

Optimo

De pulsos

Línea

Comparador

de Par

De FlujoComparador

ParStatus

FlujoStatus

Señales De control

Modelo adaptivodel motor

Posiciones del switch

Voltaje en el bus de CD

Corrientes del Motor

Controlador de referencia

de Par

Par actual

Flujo actual

Velocidad actual

Referencia interna de par

Controlador de referencia

de Flujo U

fU

f

T

f

Referencia interna de Flujo

PID

Controlador

de velocidad

Compensador deaceleración +

Referencia de par

Referencia develocidad

Optimización de flujo

Freno por flujo

Debilitamiento de campo

On/Off

On/Off

On/Off

+

-

Lazo de control de velocidad

12

34

5

6

7

Lazo de control de Par

El DTC: su principio

Distintas combinaciones de encendido de los IGBT’s para generar los distintos fasores de campo magnético

Ciclo del DTC durante una revolución

Aceleración

El DTC: control de par-motor

Control por histéresis Regulación de par por

medio del flujo del estator y su ángulo con respecto al flujo del motor

Control de par independiente de la velocidad

Generación de par en un periodo de 2 a 3 milisegundos

El DTC: Excelente respuesta en velocidad, tiempo y par

Sin retro-alimentación Precisión equiparable a la

del motor de CD 0.001 % con encoder

estándar (1024 pulso/rev) Gracias al lazo de

velocidad y al modelo avanzado del motor de CA

Respuesta estática y dinámica 8 veces más precisa que un drive de CA o de CD estándar.

Inversión de giro con duración mínima de transitorios

(Corriente en las fases del motor)

Tiempo1 Milisegundo/División

¡ 6 mili-segundos !

El DTC: Control del Par-motor

Se logra la generación de par a velocidad cero

sin retro-alimentación sustituye el 95 % de las aplicaciones de variación de velocidad en CD

mejora su respuesta con retro-alimentación

Respuesta independiente del lazo de par y velocidad

Dos referencias de control.

Par

Velocidad

Velocidad

Par

Par

t (1 Seg/Div)

Velocidad

Inversión de sentido de giro

Rampa de Par a velocidad Cero

t (1 Seg/Div)

t (1 Seg/Div)

Velocidad cero a pleno par

El ACS 800 con DTC: Un drive que genera un funcionamiento de alto desempeño en motores

estándar de CA