Análisis, modelado y control de Motores de Inducción. Informe de actividades

Transcripción

1 Análisis, modelado y control de Motores de Inducción Informe de actividades

2 Contenido Introducción Descripción n del proyecto Modelado de motores de inducción Control en modo deslizante conclusiones

3 Introducción

4 Breve presentación Titulo del proyecto: Análisis, modelado y control de Motores de Inducción Fecha de aprobación: Febrero 2005 Participantes Carlos Alberto Gaviria Jaime O. Diaz Carlos Gonzalez Diana F. Morales Jorge O. Vanegas Nicole Portilla

5 Descripción n del proyecto

6 Planteamiento del Problema Los motores de inducción n se han utilizado en vastas áreas de aplicación: Servo-sistemas, Elevadores, Sistemas de tracción, Máquinas herramientas, Bombas, ventiladores, Laminadoras, bobinadoras, molinos, compresores, etc. La tendencia actual es la introducción del motor de inducción en el automóvil y soluciones para el hogar

7 Planteamiento del Problema Reto actual Obtener desempeños dinámicos satisfactorios para un motor de inducción. n. Para ello deben emplearse nuevas técnicas t para el control del motor de inducción. n. El proyecto pretende aportar soluciones novedosas al problema

8 Objetivo general del proyecto Diseñar e implementar: sistemas de control de motores de inducción n de jaula de ardilla, para el seguimiento de un perfil de posición, velocidad y aceleración, utilizando técnicas t no convencionales.

9 Metodología a propuesta Fase 1: Investigación n sobre el estado del arte. ftp:// ://ftp.unicauca.edu.co/facultades/fiet/deic/docs/materias %20del%20Departamento/Control%20de%20maquinas Control%20de%20maquinas/ Fase 2: Obtener un modelo del motor de inducción n de la banda transportadora del DEIC. Fase 3. Diseño o de sistemas de control para motores de inducción. n. En particular se estudiarán estrategias de control adaptativo basadas en la realimentación n del vector de estados. Fase 4. Validación n por medio de simulación n de los controladores estudiados.

10 Resultados del proyecto Un modelo computacional del motor de inducción n de jaula de ardilla para simulación. Un esquema de control para el motor. Reportes técnicos t de los resultados del trabajo desarrollado.

11 Modelado de motores de inducción

12 Modelado del motor La etapa del modelado del motor es importante por que: Permitió conocer al detalle su funcionamiento Suministrando datos importantes para el diseño o del sistema de control

13 Modelado del motor Gran parte del modelado se presenta en el proyecto de pregrado: Diseño o de un controlador de velocidad para un motor de inducción n utilizando control vectorial Desarrollado por los estudiantes: Diana F. Morales Jorge O. Vanegas

14 Modelo matemático tico del motor + v vll Fase a Fase b Fase c + v vll1 + v vll2 A B C Tm Motor m m wm Te Machines Measurement Demux K rpm Compara Velocidad C Compara Par Tl0 K va ia rpm1 vb ib vc ic Inertia Start Wmech Tem Modelo Motor 1/Jeq 1 s Double Click to load parameters and initial conditions C Tl1

15 Modelo matemático tico del motor d ia 1 em ia q ib 2 ib [theta_da] theta_da ic 3 1 va a dq > abc Eq ic 2 vb 3 vc theta_da 1 s b c vs_dq theta_da abc > dq Eq. 3 8 [theta_da] vs_dq is_dq fl_s_dq Wd stator_flux Eq fl_rq K*u lambda > i Eq inv[m] is_dq em em irdq Terminator K K K 1 s WdA fl_rd 4 Wmech p/2 Wm Actual Motor Model K Torque 4 Tem

16 Modelo matemático tico del motor 2000 Velocidad Modelo [rev/min] 60 Par Modelo [rev/min] Velocidad Modelo Matlab [rev/min] 60 Par Modelo Matlab [rev/min] Comparación Velocidad Comparación Par

17 Desempeño o control PI Respuesta a la variación n del par de carga Lazo Abierto Lazo Cerrado

18 Desempeño o control PI Seguimiento de un perfil de velocidad

19 Control en modo deslizante

20 Control en modo deslizante El control en modo deslizante es una técnica de control no lineal robusta En este proyecto se propone este esquema para el control del motor del motor.

21 Control en modo deslizante El control en modos deslizantes propuesto se presenta en el proyecto de pregrado: Control en modo deslizante de la velocidad de un motor de inducción Desarrollado por los estudiantes: Carlos Gonzalez Nicole Portilla

22 RESULTADOS DE SIMULACIÓN Resultados con Control PI Resultados con Control Sliding

23 Conclusiones

24 Conclusiones La identificación n de los parámetros del modelo del motor no es una tarea simple. Requiere el uso de algoritmos no lineales de estimación en línea. l Una alternativa válida v es la utilización n de algoritmos de control robustos.

25 Conclusiones Existen numerosos aportes reportados que dan soluciones satisfactorias al problema del control de la dinámica del motor. La decisión n sobre qué método utilizar debe pasar por una valoración n de la simplicidad del algoritmo de control utilizado frente a las necesidades de la aplicación n particular.

26 Conclusiones El esquema de control vectorial (SVC) proporciona herramientas matemáticas ticas para la simplificación n del problema de control. Dentro de ese esquema, el control de posición n y velocidad se convierte en uno muy similar al control de motores de DC., permitiendo el uso de algoritmos simples como el PI.

27 Conclusiones En el mismo esquema SVC, el control en modos deslizantes ofrece una mejora en el desempeño o dinámico frente al control PI convencional. El desempeño o del motor se deteriora por los armónicos en las corrientes aplicadas por el inversor que genera la alimentación del motor.

28 Trabajo futuro Se identificaron tres campos de investigación: n: Estimación n de parámetros del motor a partir de medidas en operación n de: Potencia, corriente, velocidad y par. Análisis del efecto del inversor trifásico en el lazo de control. Diseño o de algoritmos digitales óptimos para el accionamiento del inversor trifásico. Los dos últimos ítems son objeto de estudio en una siguiente fase del proyecto y se involucrarán dos proyectos de maestría