Control escalar

El control escalar de un motor eléctrico de CA es una forma de lograr la operación de velocidad variable mediante la manipulación del voltaje o corriente de suministro ("magnitud") y la frecuencia de suministro mientras se ignora la orientación del campo magnético dentro del motor. [1] El control escalar se basa en ecuaciones válidas para una operación de estado estable [2] y con frecuencia es de bucle abierto (sin detección excepto por el limitador de corriente ). El control escalar ha sido reemplazado en gran medida en motores de alto rendimiento por el control vectorial que permite un mejor manejo de los procesos transitorios. [1] El bajo costo y la simplicidad mantienen el control escalar en la mayoría de los motores de bajo rendimiento, a pesar de la inferioridad de su rendimiento dinámico; [3] Se espera que el control vectorial se vuelva universal en el futuro. [4]

Tipos

Las variantes del control escalar incluyen el control de bucle abierto y el control de bucle cerrado. [5]

Circuito abierto

El enfoque más común [3] hace que el voltaje V sea proporcional a la frecuencia f (el llamado control V/f , control V/Hz , voltios/hercios constantes , CVH [3] ). La ventaja de la variante V/f es que mantiene constante el flujo magnético dentro del estator, manteniendo así el rendimiento del motor en todo el rango de velocidades. Normalmente se emplea un aumento de voltaje a bajas frecuencias para compensar la resistencia de las bobinas. [1] [6]

Un control V/f de lazo abierto funciona bien en aplicaciones con par de carga casi constante y cambios graduales en la velocidad de rotación. Los controladores que implementan este método a veces se denominan variadores de CA de propósito general . [5]

Circuito cerrado

Si se utilizan sensores ( configuración de circuito cerrado ) para una respuesta de transición mejor/más rápida, el enfoque común utiliza un sensor de velocidad rotacional (el llamado control V/Hz de circuito cerrado ). [5] El error de velocidad se pasa a través del controlador proporcional-integral para crear la diferencia de deslizamiento acumulada que se combina con la lectura directa del sensor de velocidad en una señal de control de frecuencia. [7]

En una variante de control de par (TC, que no debe confundirse con el control de par directo, también conocido como DTC), el par del motor se mantiene constante en estado estable, lo que requiere un sensor de corriente . [3] Las señales de control de frecuencia y flujo (voltaje o corriente, según el tipo de unidad [8] ) están desacopladas, y el control de flujo se controla mediante la estimación de flujo, mientras que el control de frecuencia se controla mediante la estimación de par y los datos del sensor de velocidad. [9] El aumento del rendimiento se produce a costa de una complejidad adicional y de posibles problemas de estabilidad asociados. [10]

Referencias

  1. ^ abc Finch y Giaouris 2008, pág. 483.
  2. ^ Buja y Kazmierkowski 2004, pág. 744.
  3. ^ abcd Trzynadlowski 2013, pag. 43.
  4. ^ Bose 2009, pág. 11.
  5. ^ abc Chan y Shi 2011, pág. 3.
  6. ^ Bose 2002, pág. 340.
  7. ^ Bose 2002, págs. 342–344.
  8. ^ Con la retroalimentación de corriente en su lugar, el motor puede accionarse mediante un inversor alimentado por voltaje o un inversor alimentado por corriente.
  9. ^ Bose 2002, págs. 345–346.
  10. ^ Bose 2002, pág. 345.

Fuentes

  • Finch, John W.; Giaouris, Damian (2008). "Controlled AC Electrical Drives" (PDF) . IEEE Transactions on Industrial Electronics . 55 (2). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE): 481–491. doi :10.1109/tie.2007.911209. ISSN  0278-0046.
  • Buja, GS; Kazmierkowski, MP (2004). "Control directo del par de torsión de motores de CA alimentados por inversor PWM: un estudio". IEEE Transactions on Industrial Electronics . 51 (4). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE): 744–757. doi :10.1109/tie.2004.831717. ISSN  0278-0046.
  • Trzynadlowski, AM (2013). "Control escalar de motores de inducción". El principio de orientación de campo en el control de motores de inducción . Electrónica de potencia y sistemas de potencia. Springer US. ISBN 978-1-4615-2730-5. Recuperado el 29 de octubre de 2023 .
  • Chan, TF; Shi, K. (2011). "Control escalar". Control inteligente aplicado a los accionamientos de motores de inducción . IEEE Press. Wiley. ISBN 978-0-470-82828-1. Consultado el 31 de octubre de 2023 .
  • Bose, BK (2002). Electrónica de potencia moderna y variadores de CA (PDF) . Edición de economía oriental. Prentice Hall PTR. ISBN 978-0-13-016743-9. Consultado el 31 de octubre de 2023 .
  • Bose, Bimal (2009). "El pasado, el presente y el futuro de la electrónica de potencia [Introducción invitada]". Revista de electrónica industrial IEEE . 3 (2). Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE): 7–11, 14. doi :10.1109/mie.2009.932709. ISSN  1932-4529.
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