Implementacin de un Programa de Control Escalar Voltaje/Frecuencia en
Lazo Abierto para un Motor de Induccin Utilizando un DSP
Presenta:
Ing. Marco Aurelio Vzquez Olvera
Director de tesis:Dr. Ral ngel Corts Mateos
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA
SECCIN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACINDEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA
Implementar un programa de control escalarvoltaje/frecuencia en lazo abierto utilizando unmicrocontrolador DSP, que genere seales con modulacinde ancho de pulso adecuadas para controlar el circuitoinversor de un accionamiento para motores de induccin.
OBJETIVO
Visualizar y manipular las variables de control conprogramas visuales y vincularlos con pginas WEB.
Comparar la amplitud del voltaje de frecuenciafundamental generado por las tcnicas de controlsinusoidal y sinusoidal mas tercer armnico.
En la seccin de estudios de posgrado e investigacin dela ESIME del IPN, se tiene la necesidad de contar conprogramas de control para accionamientos de motores deinduccin. Mediante stos, se podran probar los diferentesalgoritmos de control que se han desarrollado y que hastala fecha solo se han podido simular.
JUSTIFICACIN
INTRODUCCIN
CONTROL ESCALAR VOLTAJE/FRECUENCIA
DISPOSITIVO A CONTROLAR
AT +
AT
BT +
BT
CT +
CT
N
dV1/ 2 dV
1/ 2 dV
Inversor trifsico
CONTROL PWM SINUSOIDAL
AT +
AT
BT +
AT
CT +
CT
dV1/ 2 dV
1/ 2 dV
2dv
2dv
0Av
AT +
AT
controlv triv
0 1( )Av
controla
tri
VmV
=
1
sf
fmf
=
Relacin de modulacin de amplitud
Relacin de modulacin de frecuencia
control triV V< AT se cierra, 0 12A dv V=
0 1 1( ) ( ) 2d
A aVv m sen t=
1am ( )0 1 2dA a VV m=
MODULACIN LINEAL
control triV V> AT +se cierra, 0 12A dv V=
AT +
AT
BT +
AT
CT +
CT
dV1/ 2 dV
1/ 2 dV
( )0 1 42 2d dAV VV <
2dv
2dv
0Av
controlv triv
AT +AT
( )0 1Av
CONTROL PWM SINUSOIDALSOBREMODULACIN
REGIONES DE MODULACIN
INYECCIN DE UN TERCER ARMNICO
0( 3) 0 3 0[ cos cos3 ]a ref d av V m t M t + = +
0 0cos cos3v = +3 / aM m =
Seales de control ms tercer armnico
En por unidad:
Con: Parmetro a optimizar
1 1(3 1) 13 3
v = 16
=
Cambio de variable
Derivando e igualando a cero
max3
2v = Si max 32 a dv m V= max
3 22 3 d d
v V V= = con 1.15am =
INYECCIN DE UN TERCER ARMNICO
0( 3) 0 01[cos cos3 ]6a ref a cd
v m V t t + =
0
1
dc
VV
ESQUEMA DE CONTROL
ESTRATEGIA DE CONTROL
Ciclo de trabajo Fase A = Amplitud sen( )( )Ciclo de trabajo Fase A = Amplitud sen( )+1/6 sen(3 )
A
m
p
l
i
t
u
d
=
1
0
0
%
A
m
p
l
i
t
u
d
INTERRUPCIONES Y FUNCIONES
DISPOSITIVOS UTILIZADOS DEL DSP
IMPLEMENTACIN DEL CONTROL
La programacin se realiza en el compilador de Code Warrior y la inicializacin de los perifricos se realiza con la opcin Processor Expert.
IMPLEMENTACIN DEL CONTROL
IMPLEMENTACIN DEL CONTROL
Ambiente de Inicializacin en Processor Expert
Cpsula de Convertidor Analgico Digital
Cpsula de Comunicacin serial
Cpsula de PWM para Control de Motores
IMPLEMENTACIN DEL CONTROL
Inicializacin de el mdulo PWM
IMPLEMENTACIN DEL CONTROL
Interrupciones generadas por Processor Expert
IMPLEMENTACIN DEL CONTROL
Interrupcin PWM programada
PRUEBAS Y RESULTADOS
Amplitud 100%a 30Hz
Amplitud 25%a 90Hz
Amplitud 50%a 60Hz
PRUEBAS Y RESULTADOS
PWM sinusoidal PWM sinusoidal ms tercer armnico
PRUEBAS Y RESULTADOS
PWM sinusoidal PWM sinusoidal ms tercer armnico
Amplitud 100%
Frecuencia de 30 Hz
Amplitud=26.00 V Amplitud=1.15*26=29.9 V
CURVA PAR - VELOCIDAD2
2 2 23 2s sl r
ee r sl lr
V RPTR L
= + /m s eV =
e
e
m
T
P
a
r
(
)
p
u
T
Frecuencia ( ) pueb
Regin de par constante
Regin de potencia constante
Regin de campo debilitado
Lmite de la mquina
Lmite del inversor en corto tiempo
Lmite del inversoren estado estacionario
1.0 2.5
1.0
emT = constanteem mT = constante
2emT = constantee
0
PRUEBAS EN LABORATORIO DE ELECTRNICA DE POTENCIA
PGINAS WEB
Se proporciona a la SEPI ESIME ZACATENCO laimplementacin de un programa de control escalarvoltaje/frecuencia en lazo abierto con tcnicas PWM quese utilice como base para implementar otros algoritmos decontrol.
Aportaciones
El anlisis y comparacin de la tcnica de control PWMsinusoidal y PWM sinusoidal ms tercer armnico.
Se implementaron los vinculos con pginas WEB conambiente multimedia en un programa de visualizacin ymanipulacin de las variables de control.
Emplear los canales no utilizados del convertidoranalgico digital para la medicin de la corriente y voltajede la seal fundamental de alimentacin al motor.
RECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROS
Implementar el frenado dinmico del inversor pormedio del microcontrolador DSP.
Implementar tcnicas de medicin de velocidad y parsin sensores.
Implementar lazos de retroalimentacin de velocidad,corriente, voltaje de bus de corriente directa y par.
Implementar el control con paginas WEB por Internet.
FIN
FIN
Diagrama de flujo de la interrupcin PWM
Diagrama de flujo del control PWM sinusoidal
Diagrama de flujo del control PWM sinusoidal ms tercer armnico
Funcin clculo de la funcin seno
Implementacin de un Programa de Control Escalar Voltaje/Frecuencia en Lazo Abierto para un Motor de Induccin Utilizando un DSPOBJETIVOJUSTIFICACININTRODUCCINCONTROL ESCALAR VOLTAJE/FRECUENCIADISPOSITIVO A CONTROLARCONTROL PWM SINUSOIDALCONTROL PWM SINUSOIDALREGIONES DE MODULACININYECCIN DE UN TERCER ARMNICOINYECCIN DE UN TERCER ARMNICOESQUEMA DE CONTROLESTRATEGIA DE CONTROLINTERRUPCIONES Y FUNCIONESDISPOSITIVOS UTILIZADOS DEL DSPIMPLEMENTACIN DEL CONTROLIMPLEMENTACIN DEL CONTROLIMPLEMENTACIN DEL CONTROLIMPLEMENTACIN DEL CONTROLIMPLEMENTACIN DEL CONTROLIMPLEMENTACIN DEL CONTROLPRUEBAS Y RESULTADOSPRUEBAS Y RESULTADOSPRUEBAS Y RESULTADOSCURVA PAR - VELOCIDADPRUEBAS EN LABORATORIO DE ELECTRNICA DE POTENCIAPGINAS WEBAportacionesRECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROSFINFINNmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35
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