Transcript MOTORES DE C.C.

MOTORES DE C.C.
• ESTUDIO:
 MOTOR DE C.C. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO.
 ETAPAS DE POTENCIA PARA EL CONTROL.
 RECTIFICACION CONTROLADA.
 CIRCUITOS TROCEADORES (CHOPPERS).
 CONTROL CON MICROCONTROLADOR.
 EJEMPLO DE APLICACIÓN .
MOTORES DE C.C.
 Motor de excitación Independiente:
MOTORES DE C.C.
 Motor de excitación Independiente: Ecuaciones
va = Ra ia + La
di a
+ ea
dt
vf = Rf if + Lf
di f
dt
ea = k v  i f
T=J
d
+ B + T W
dt
( N m )
T m = k t i f ia = k t  ia
T = k t I f I a = B + T w
P = T = ea ia = k v  i f ia
V a = E a + Ra I a = k v I f  + Ra I a
MOTORES DE C.C.
 Motor de excitación Independiente:Curvas de Funcionamiento.
MOTORES DE C.C.
Etapas de Potencia para el Control: Rectificación.
RED DE SUMINISTRO
CONVERTIDOR
CARGA
ADAPTACIÓN DE SEÑAL
SINCRONISMO CON LA
RED
CIRCUITO DE DISPARO
SEÑAL DE
ERROR
VARIACIÓN DEL
ÁNGULO DE DISPARO
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 Etapas de Potencia para el Control: CHOPPERS
Objetivo: Controlar la tensión aplicada al motor c.c.
mediante el troceo (on/off) de la tensión (Vbat).
Clasificación :
• Un cuadrante.
• Dos cuadrantes.
• Cuatro Cuadrantes.
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 CHOPPERS: Un cuadrante.
Va(AV)  δ  Vbat
ton

T
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 CHOPPERS: Un cuadrante.
Conducción
Continua
Conducción
Discontinua
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 CHOPPERS: Un cuadrante. Ecuaciones.
Modo Conducción Continua:
Imin
  T  
Vbat  e   1  E



Ra   T 
 Ra
 e 1 
Imax
  T 



Vbat  1  e     E



T  
  
Ra 
Ra
 
1

e 


1
1
Va ( AV )    Vbat  dt  Vbat    T   Vbat
T 0
T
T
T
1
1
1
Ia ( AV )    i1  dt    i 2  dt   Imax  Imin 
T 0
T T
2
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 CHOPPERS: Dos cuadrantes.
MOTORES DE C.C.
 CHOPPERS: Dos cuadrantes.
MOTORES DE C.C.
 CHOPPERS: Cuatro cuadrantes.
Los semiconductores implicados en cada uno de los cuadrantes de trabajo son:
Cuadrante 1º:
Cuadrante 2º:
Cuadrantes 1º y 2º:
Cuadrante 3º:
Cuadrante 4º:
Cuadrantes 3º y 4º:
S1 S4 y D2.
S2, D1 y D4.
S1, S2, S4, D1, D2 y D4.
S2, S3 y D4
S4, D2 y D3
S2, S3, S4, D2, D3 y D4.
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 CHOPPERS: Cuatro cuadrantes.
Va (AV) = ·Vbat + ((  1)·( Vbat)) = Vbat·(2   1)
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 CHOPPERS: Selección Semiconductores de Potencia.
Transistores:
Vmax  Vbat
Imax  Iamax
Pmax  Pconducción + Pconmutación
Diodos:
VRWM  Vbat
IF(AV)max (Vbat/4Ra)(1- Ea/Vbat)2
Pmax
 VF IF(AV)max
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 CHOPPERS: Circuitos de Adaptación al Disparo (Discretos).
MOTORES DE C.C.
 CHOPPERS: Circuitos de Adaptación al Disparo (C.I.).
Driver IR2110.
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 CHOPPERS: Circuitos de Adaptación al Disparo. (C.I.)
MOTORES DE C.C.
 CHOPPERS: Circuito de Regeneracion (Frenado).
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 Control con C: Circuitos de Realimentación.
w
U
CONSIGNA
CONTROL
M
T
Ur
Kw
REALIMENTACIÓN
Ur=f(kw,w) w)
w
Uc
CONSIGNA
CONTROL
V
M
Ur
I
Ia.Ra
REALIMENTACIÓN
Va
Ur = f ( E )
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 Control con C : Circuitos de Realimentación.
Imedia
Iinstantanea
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 Control con C : Circuitos de Realimentación.
Medida de Velocidad.
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 Control con C : F.D.T. del Sistema.
REF
+
REGULADOR
P.I.D.
ACCIONADOR
Ka
MOTOR
-
REALIMENTACIÓN
Kr
F.D.T.
Motor
 m( s) 
kT
Ra  sLa
Va ( s) 
TW L( s)
Ra  sLa sJ  B   kTkE
Ra  sLa sJ  B   kTkE
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 Aplicación con C : Control de Velocidad.
Datos:
• Características del Motor R3L de imanes permanentes:
P=600W,
max=3000rpm , IN=4.3A
Va=170V, Ra=3, La=18mH.
• Vbat = 170v.
• Características Dinámicas :
• Error de Posición nulo.
• Sobreoscilación máxima 10%.
• Tiempo de posicionamiento al 98% en 2 segundos.
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 Aplicación con C : Control de Velocidad.
Obtención de la Ecuación en Diferencias:
• Con los datos de los parámetros del motor (B, J, KE, KT)
se obtiene la F.D.T. del sistema y con ello la ecuación en
diferencias del regulador discreto P.I.D. con un periodo de
muestreo de 0.01s.
u(k) = - 1.1951 e(k-1) + 2.7163 e(k-2) +
+ 0.9122 u(k-1) + 0.0878 u(k-2)
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 Aplicación con C : Diseño del Sistema.
BATERIAS
SISTEMA DE
REGENERACIÓN
CHOPPER DE CUATRO
CUADRANTES
CHOPPER
M OTOR DE
CONTINUA TIPO
R3L
DE IM ANES
PERM ANENTES
ADAPTACIÓN SEÑAL
VELOCIDAD
M ICROCONTROLADOR
80537
ADAPTACIÓN SEÑAL
CORRIENTE
MOTOR
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 Aplicación con C : Flujogramas.
Inicio
Inicializar
Variables y
Temporizadores
Int. SobreIntensidad
Configurar CCU e
Interrupciones.
Desactivar Etapa Potencia (SD)
NO
Fin Programa
Retardo Software
SI
RETI
Fin
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 Aplicación con C : Flujogramas.
Int. Muestreo
Leer Convertidor A/D-0
e(k)= Vref - Vrealimentación
NO
e(k) >= 0 ?
SI
Calculo
Algoritmo
U(k)
Actualizar
Variables Control
RETI
Guardar Signo (Sk)
y Complementar a
dos
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 Aplicación con C : Flujogramas.
Int. Comparacion-1 CCU
Int. Comparacion-1 CCU
SI
Primera
Comparacion ?
NO
SI
Cargar valor
Comparacion
FFFFh
Primera
Comparacion ?
NO
Cargar Valor de
Comparacion
Variable de control
(ciclo de trabajo)
Cargar Valor de
Comparacion
Variable de control + 1
(ciclo de trabajo)
Complementar Pin
Salida
Complementar Pin
Salida
RETI
RETI
Cargar valor
Comparacion
FFFEh
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 Aplicación con C : Flujogramas.