Control Directo del Par sin Sensores de Velocidad par MI. Dr. Pedro Ponce

Accionamientos eléctricos de velocidad variable MAQUINAS DE CD MAQUINAS DE CA CONTROL ESCALAR (V/F) CONTROL VECTORIAL (DIRECTO E INDIRECTO) CONTROL DIRECTO DEL PAR (AUTO CONTROL) CONTROL LINEAL

Control directo del par CONTROL DESACOPLADO. CONTROL SENCILLO (ON-OFF). TRABAJA EN LAZO ABIERTO Y LAZO CERRADO. SE REQUIERE UN INVERSOR CONVENCIONAL. NO ESTAN SENSIBLE A CAMBIOS DE PARAMETROS.

Objetivos Desarrollar un algoritmo de control de la velocidad en lazo cerrado sin sensores, en el motor de inducción, sin incrementar la complejidad del esquema convencional de control directo del par. Desarrollar un algoritmo que permita mejorar la respuesta dinámica del flujo del estator, disminuyendo su distorsión armónica. Desarrollar un algoritmo para mantener la frecuencia de conmutación constante en el inversor fuente de voltaje (VSI).

Justificación El esquema convencional del control directo del par presenta algunas desventajas como son: Frecuencia de conmutación variable. Distorsión del flujo y la corriente causada por el cambio de sector en el plano (d-q) complejo. Problemas durante el arranque y en bajas velocidades.

Principios del control directo del par El modelo del motor de inducción utilizado en el DTC, es el modelo vectorial del motor en coordenadas d-q estacionarias. El modelo empleado no contempla la saturación del circuito magnético, siendo las ecuaciones utilizadas en el modelo las siguientes:

Vectores espaciales de la corriente del estator, flujo del rotor y flujo del estator en un marco de referencia estacionario (d-q).

Ecuaciones elementales en el DTC:

Control convencional en lazo abierto del control directo del par.

Inversor fuente de voltaje (VSI)

Conexiones de los devanados del motor a la fuente de corriente directa

Variaciones del vector flujo del estator empleando diferentes vectores de voltajes.

Influencia de los vectores de voltaje relativos sobre el flujo del estator y par electromagnético

Selección de los vectores de voltaje para cada uno de los sectores en el plano (d-q)

Resultados alcanzados y esperados Algoritmo convencional del DTC. Empleo de una Red Neuronal para la estimacion de la velocidad en un esquema de lazo cerrado del DTC. Mejora en la respuesta dinámica del flujo del estator en las diferentes zonas de operación. Frecuencia de conmutación constante en el inversor.

Esquema propuesto de control

Algoritmo convencional del DTC

Empleo de una Red Neuronal para la estimacion de la velocidad en un esquema en lazo cerrado del DTC:

La red neuronal es de 3 capas con 11 neuronas, las estradas son los voltajes y las corrientes del estator, siendo la salida la velocidad estimada.

Resultado de la simulación esquema de DTC en lazo cerrado. Resultado de la implementación del esquema de DTC en lazo cerrado.

Mejora en las diferentes zonas de operación de la respuesta del flujo del estator:

Sectores variables Respuesta dinámica del Sectores variable A)0, B)20, Flujo del estator en el plano complejo d-q con S_V a 30 grados Sectores variable A)0, B)20, C)25 y D)30 grados.

Campo debilitado A B Respuesta dinámica flujo Respuesta dinámica flujo del estator , método sectores variables a 15 g. Convencional. Banda de histeresis .002.

Frecuencia constante Frecuencia de conmutación de la banda de histeresis del par. Frecuencia de conmutación de la banda de histeresis del flujo del estator.

Flujo del estator con Banda variable Respuesta dinámica del flujo del estator banda variable. Respuesta del flujo en el plano d-q complejo, banda variable

Respuesta dinámica del flujo del estator con banda de histeresis variable con sectores variables A)0, B)15, C)25 y D)30 grados.

Avances científicos Neural Network Speed Identification Scheme For Speed Senser-less DTC Induction Motor Drive System* Xianmin Ma. Zhi NA Department of Automation Engineering Of Xi`an University Of Science And Technology No. 14 Yanta Road, Xi`an, Shannxi P.R. China, Postcode: 710054; Tel (029)-55833997

Avance Industrial Esquema del control directo del par (ACS600 de ABB).

Conclusiones La red neuronal propuesta permite estimar la velocidad del motor a partir de las corrientes y los voltajes del estator del MI. Los sectores variables se pueden emplear para mejorar la respuesta dinámica del flujo en las zonas de par constante y de campo debilitado. Se puede controlar la frecuencia de conmutación a través de un regulador difuso, teniendo como entrada la velocidad de la red neuronal y como salida, el ancho de las bandas de histeresis del par y del flujo.