CONTROL VECTORIAL ADAPTATIVO DE MOTORES ASINCRONOS DE INDUCCION.

Autor: BEDFORD GUAUS DAVID JUAN
Año: 1999
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA
Centro de realización:
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES
Director: ROMERAL MARTINEZ JOSE LUIS
Tribunal: PERACAULA ROURA JOAN , UCEDA ANTOLIN JAVIER , GLYNDWR JAYNE MARCEL , MARTINEZ ITURBE ABELARDO , PINDADO RICO RAFAEL
Resumen de la tesis

El objetivo principal de la tesis es la demostración de la viabilidad del método de aceleración de campo (FAM/MAC) como sistema de control vectorial de par en la regulación de velocidad de motores asíncronos. El control propuesto se caracteriza por conseguir una solución al compromiso entre la complejidad de los sistemas usuales de altas prestaciones con control vectorial o transvectorial y los sistemas elementales con control escalar de discutibles resultados. El control se basa en una transformación denominada de Componentes Simétricas Generalizadas que permite obtener un modelo de la máquina, válido para régimen transitorio y permanente. Su implicación para motores en condiciones de alimentación por tensión simétrica sin neutro, con restricción al régimen permanente, determina el modelo fasorial en T de la máquina. Una transformación posterior elimina la reactancia del lado del estátor (configuración T2) estableciendo el modelo definitivo utilizado para formular un algoritmo basado en el método de aceleración de campo para el control del par del motor. El algoritmo de control se simula, utilizando un entorno en lenguaje C desarrollado para la tesis, para estudiar la respuesta del motor de inducción bajo el control FAM/MAC. Posteriormente, se cierra un lazo de control de velocidad del motor utilizando el controlador FAM/MAC desarrollado para el control de par. En dicho lazo, que no requiere de la utilización de un modelo de referencia, se contrastan dos tipos de controladores PI: uno digital convencional (algoritmo de Takahashi) y otro adaptativo mediante lógica difusa (fuzzy logic), específico de la tesis, basado en el análisis de la integral del error de velocidad. Se demuestra que el controlador difuso, a pesar de ser más robusto que el convencional, necesita ajustar sus parámetros ante cambios fuertes en el sistema (momento de inercia y par resistente) justificando el algoritmo adaptativo presentado, que responde correctamente en un margen muy amplio de parámetros de la carga. El sistema de control de velocidad obtenido se simula en el mismo entorno anterior. Los algoritmos de simulación se contrastan de forma experimental, mediante un banco de trabajo (constituido por el motor de inducción a controlar, un servomotor de continua de imanes permanentes que actúa como freno y una dinamo tacométrica para la medida de la velocidad), un PC con una tarjeta basada en DSP (conectada al bus ISA del primero dotando al sistema de capacidad de procesado paralelo), un inversor de potencia basado en IGBT (que genera una tensión de alimentación con el módulo, frecuencia y fase deseadas y controlado por un algoritmo de modulación vectorial, ejecutado en el DSP) y los circuitos electrónicos necesarios para la medida y adaptación de señales. A continuación se estudian los efectos de la desviación de algunos parámetros (resistencias de estátor y de rotor del modelo del motor) del controlador FAM/MAC sobre el error en la respuesta de par, la corriente magnetizante y la corriente de entrada del motor. Los resultados obtenidos detectan que el error en la respuesta de par es apreciable, por lo que es necesario añadir al sistema un lazo de identificación de dichos parámetros. Por otra parte, como la variación de la corriente magnetizante es muy pequeña de manera que no se alcanza el nivel de saturación de la máquina, el valor de la inductancia del modelo se considera constante. La obtención del error de la corriente de entrada del motor permite concluir que es posible utilizar esta magnitud como variable de entrada de un algoritmo para la identificación, y posterior adaptación, de los parámetros del motor. El lazo de identificación de parámetros se basa en la medida de la corriente de entrada al motor y su comparación con la estimada con un modelo del motor, y por tanto, no requiere de la captación de señales adicionales. En dicho lazo, se han diseñado dos tipos de controlador: uno basado en lógica difusa y otro en cálculo numérico, cuyo comportamiento ha sido verificado por simulación. De sus resultados se concluye que el controldor basado en cálculo numérico funciona mejor en un margen más amplio de puntos de trabajo del motor. Este último controlador también se verifica experimentalmente. En suma, la tesis desarrolla un sistema de control vectorial de motores de inducción, que no requiere de las complicadas transformaciones de los controles vectoriales. Aunque no introduce una mejora en las prestaciones obtenidas, por su robustez frente a desviaciones de determinados parámetros y bajo tiempo de procesado, puede constituir una excelente alternativa en accionamientos de prestaciones medias de bajo o medio coste.
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