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:

Motor de excitación Independiente: Ecuaciones

i k = e fva

i k = i i k = T ataftm )m N ( T + B + dt

dJ = T W

dtdi

L + i R=vf

ffffe + dtdi L + iR = v a

aaaaa

I R + I k = I R+E = V aafvaaaa

T + B = I I k = T waft

i i k = i e = T = P afvaa

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

ADAPTACIÓN DE SEÑAL

SINCRONISMO CON LARED

CIRCUITO DE DISPARO

VARIACIÓN DELÁNGULO DE DISPARO

CARGA

SEÑAL DEERROR

MOTORES DE C.C.

Etapas de Potencia para el Control: CHOPPERS

Clasificación :

• Un cuadrante.

• Dos cuadrantes.

• Cuatro Cuadrantes.

Objetivo: Controlar la tensión aplicada al motor c.c. mediante el troceo (on/off) de la tensión (Vbat).

MOTORES DE C.C.

CHOPPERS: Un cuadrante.

VbatδVa (AV) T

ton

MOTORES DE C.C.

CHOPPERS: Un cuadrante.

Conducción Continua

Conducción Discontinua

MOTORES DE C.C.

CHOPPERS: Un cuadrante. Ecuaciones.

aT

T

R

E

ee

1

1

R

VI

a

batmin

aT

T

R

E

ee

1

1

R

VI

a

batmax

batbatbatAVa VTVT

dtVT

V

0

)(11

minmax

0

21)( II2

111

T T

T

AVa dtiT

dtiT

I

Modo Conducción Continua:

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: S1 S4 y D2.Cuadrante 2º: S2, D1 y D4.Cuadrantes 1º y 2º: S1, S2, S4, D1, D2 y D4.Cuadrante 3º: S2, S3 y D4Cuadrante 4º: S4, D2 y D3Cuadrantes 3º y 4º: 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.

Ur=f(kw,w) w)

REALIMENTACIÓN

M T CONTROLCONSIGNA

U

Ur

w

Kw

w

V

I

REALIMENTACIÓN

M CONTROLCONSIGNA

Uc

Ur

Ur = f ( E )

Ia.Ra

Va

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.

REGULADOR P.I.D.

ACCIONADOR Ka

MOTOR

REALIMENTACIÓN Kr

REF

+-

)()()( sTkkBsJsLR

sLRsV

kkBsJsLR

ks WL

ETaa

aaa

ETaa

Tm

MOTORES DE C.C.

F.D.T. Motor

Aplicación con C : Control de Velocidad.

MOTORES DE C.C.

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.

Aplicación con C : Control de Velocidad.

MOTORES DE C.C.

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)

Aplicación con C : Diseño del Sistema.

BATERIAS CHOPPERSISTEMA DE

REGENERACIÓNMOTOR

CHOPPER DE CUATROCUADRANTES

MOTOR DECONTINUA TIPO

R3LDE IMANES

PERMANENTES

ADAPTACIÓN SEÑALVELOCIDAD

ADAPTACIÓN SEÑALCORRIENTE

MICROCONTROLADOR80537

MOTORES DE C.C.

Aplicación con C : Flujogramas.

MOTORES DE C.C.

SI

NO

Fin

Fin Programa

Configurar CCU eInterrupciones.

InicializarVariables y

Temporizadores

Inicio

RETI

Retardo Software

Desactivar Etapa Potencia (SD)

Int. SobreIntensidad

Aplicación con C : Flujogramas.

MOTORES DE C.C.

ActualizarVariables Control

CalculoAlgoritmo

U(k)

e(k) >= 0 ?Guardar Signo (Sk)y Complementar a

dos

SI

NO

RETI

e(k)= Vref - Vrealimentación

Leer Convertidor A/D-0

Int. Muestreo

Aplicación con C : Flujogramas.

MOTORES DE C.C.

Cargar Valor deComparacion

Variable de control(ciclo de trabajo)

Complementar PinSalida

PrimeraComparacion ?

Cargar valorComparacion

FFFFh

SI

NO

RETI

Int. Comparacion-1 CCU

Cargar Valor deComparacion

Variable de control + 1(ciclo de trabajo)

Complementar PinSalida

PrimeraComparacion ?

Cargar valorComparacion

FFFEh

SI

NO

RETI

Int. Comparacion-1 CCU

Aplicación con C : Flujogramas.

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