MOTORES DE C.C.
Download
Report
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
MOTORES DE C.C.
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.
MOTORES DE C.C.
CHOPPERS: Un cuadrante.
Va(AV) δ Vbat
ton
T
MOTORES DE C.C.
CHOPPERS: Un cuadrante.
Conducción
Continua
Conducción
Discontinua
MOTORES DE C.C.
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
MOTORES DE C.C.
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.
MOTORES DE C.C.
CHOPPERS: Cuatro cuadrantes.
Va (AV) = ·Vbat + (( 1)·( Vbat)) = Vbat·(2 1)
MOTORES DE C.C.
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
MOTORES DE C.C.
CHOPPERS: Circuitos de Adaptación al Disparo (Discretos).
MOTORES DE C.C.
CHOPPERS: Circuitos de Adaptación al Disparo (C.I.).
Driver IR2110.
MOTORES DE C.C.
CHOPPERS: Circuitos de Adaptación al Disparo. (C.I.)
MOTORES DE C.C.
CHOPPERS: Circuito de Regeneracion (Frenado).
MOTORES DE C.C.
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 )
MOTORES DE C.C.
Control con C : Circuitos de Realimentación.
Imedia
Iinstantanea
MOTORES DE C.C.
Control con C : Circuitos de Realimentación.
Medida de Velocidad.
MOTORES DE C.C.
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
MOTORES DE C.C.
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.
MOTORES DE C.C.
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)
MOTORES DE C.C.
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
MOTORES DE C.C.
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
MOTORES DE C.C.
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
MOTORES DE C.C.
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
MOTORES DE C.C.
Aplicación con C : Flujogramas.