Procedimiento de ajuste de parámetros de un motor eléctrico y variador de velocidad que utiliza dicho procedimiento.

Procedimiento de ajuste de parámetros de motor en un variador de velocidad destinado al control de un motor

(M) eléctrico de inducción, caracterizándose el procedimiento porque comprende:

- una etapa de determinación de una primera diferencia (ΔIQ) entre una referencia (IQref) de la corriente de par motor 5 y una medición (IQm) de la corriente de par motor, y de una segunda diferencia (ΔID) entre una referencia (IDref) de la corriente de flujo del motor y una medición (IDm) de la corriente de flujo del motor;

- una etapa de cálculo de un valor (ΔRR) de corrección de la resistencia rotórica del motor y de un valor (ΔLR) de corrección de la inductancia rotórica del motor a partir del término integral de dicha primera diferencia (ΔIQ) y del término integral de dicha segunda diferencia (ΔID);

- una etapa de ajuste de los valores de los parámetros del modelo de motor a partir de dichos valores (ΔLR, ΔRR) de corrección de la inductancia rotórica y de la resistencia rotórica;

- una etapa de elaboración de las tensiones (UD, UQ) de control a aplicar al motor (M) utilizando dichos valores ajustados de los parámetros de motor.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06111576.

Solicitante: SCHNEIDER TOSHIBA INVERTER EUROPE SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 33, RUE ANDRE BLANCHET 27120 PACY SUR EURE FRANCIA.

Inventor/es: MALRAIT,FRANÇOIS, JADOT,FABRICE, SEPULCHRE,RODOLPHE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > Disposiciones para el control o la regulación de... > H02P21/14 (Estimación o adaptación de parámetros de las máquinas, p. ej. constante de tiempo de rotor, flujo, velocidad, corriente o voltaje)

PDF original: ES-2550957_T3.pdf

 

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Procedimiento de ajuste de parámetros de un motor eléctrico y variador de velocidad que utiliza dicho procedimiento.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento de ajuste de parámetros de un motor eléctrico y variador de velocidad que utiliza dicho procedimiento La presente invención se refiere a un procedimiento de ajuste de parámetros del motor en un variador electrónico de velocidad, de tipo convertidor de frecuencia, destinado a la monitorización y al control de un motor eléctrico de inducción. La invención también se refiere a un variador de velocidad que implementa dicho procedimiento.

Un variador electrónico de velocidad de tipo convertidor de frecuencia se encarga de controlar un motor de inducción, es decir un motor que tiene las propiedades de Blondel-Park tal como un motor asíncrono trifásico. Al variador lo alimenta una red eléctrica alterna de frecuencia fija y suministra al motor una alimentación de corriente alterna cuya tensión y cuya frecuencia son variables, en función de las consignas de velocidad y de las exigencias de la aplicación. Para ello, un variador de velocidad consta de una unidad de tratamiento capaz de controlar una unidad electrónica de mando recurriendo al control vectorial de flujo.

Para obtener unos buenos rendimientos del motor, el control del variador de velocidad debe basarse en una representación fiable de un modelo eléctrico del motor que utiliza un conjunto de parámetros físicos. Es, por lo tanto, preciso un determinado número de datos representativos de las características del motor para establecer este modelo.

Algunos de estos datos de motor los proporciona el fabricante del motor eléctrico que hay que controlar. Estos datos se llaman datos de base o a veces "datos placa" ya que estas se inscriben habitualmente en una placa de señalización fijada al motor. Estas también se pueden proporcionar en la documentación del motor.

Sin embargo, no se proporcionan con el motor todos los datos necesarios para la elaboración del modelo del motor y es, por lo tanto, necesario estimar algunos parámetros que faltan, mediante su cálculo o mediante la medición por medio de diferentes métodos posibles, para obtener un modelo fiable del motor. Estos métodos utilizan, por ejemplo, una fase previa de identificación o de auto-aprendizaje del motor o memorizan en el variador unas series de valores estimados que corresponden a los parámetros que hay que estimar por medio de tablas de datos o calculan algunos parámetros por medio de ecuaciones empíricas.

Sin embargo, algunos parámetros de motor pueden evolucionar con el tiempo durante el funcionamiento del motor, en particular la resistencia RR del rotor que fluctúa mucho con la temperatura del motor. Si, en un instante dado, existe un error en la estimación del valor de esta resistencia rotórica, entonces la corriente eléctrica proporcionada al motor por el variador puede ser más importante de lo necesario en el punto de funcionamiento nominal del motor. Del mismo modo, la inductancia LR del rotor del motor puede variar con una modificación del flujo (por ejemplo en caso de funcionamiento en la zona de debilitación de campo) . Ahora bien, la precisión del par proporcionado por el motor depende de la precisión del valor de la inductancia rotórica.

El documento EP 0 899 864 describe un control de motor de inducción. La resistencia rotórica se estima a partir de la integral de la diferencia entre la corriente de flujo del motor estimada y una medición de la corriente de flujo del motor.

De este modo, se pueden degradar los rendimientos del conjunto variador + motor provocando problemas de consumo, sobrecalentamiento o generando oscilaciones de corriente, de velocidad y de par. Sería por lo tanto deseable poder ajustar, durante el funcionamiento, los parámetros previamente estimados de tal modo que se optimice el control del motor.

Es la razón por la que la invención tiene como objetivo, cuando existe una medición de la velocidad del motor en el variador (funcionamiento en lazo cerrado) , corregir en tiempo real los valores de la resistencia RR del rotor y de la inductancia LR del rotor del motor utilizando el término integral del lazo de corriente, permitiendo de este modo ajustar los valores de los parámetros del modelo de motor.

Para ello, la invención describe un procedimiento de ajuste de parámetros de motor en un variador de velocidad destinado al control de un motor eléctrico de inducción. El procedimiento comprende una etapa de determinación de una primera diferencia entre una referencia de corriente de par motor y una medición de la corriente de par motor, y de una segunda diferencia entre una referencia de la corriente de flujo del motor y una medición de la corriente de flujo del motor, una etapa de cálculo de un valor de corrección de la resistencia rotórica del motor y de un valor de corrección de la inductancia rotórica del motor a partir del término integral de dicha primera diferencia y a partir del término integral de dicha segunda diferencia, una etapa de ajuste de los valores de los parámetros del modelo de motor a partir de dichos valores de corrección de la inductancia rotórica y de la resistencia rotórica, y una etapa de elaboración de las tensiones de control que hay que aplicar al motor utilizando dichos valores ajustados de los parámetros de motor.

De acuerdo con una característica, la referencia de la corriente de par se obtiene a partir de una referencia de la velocidad del motor y de una medición de la velocidad del motor.

De acuerdo con una característica, el procedimiento se implementa en el variador cuando la medición de velocidad 2 5

del motor sobrepasa un valor umbral predeterminado.

Se mostrarán otras características y ventajas en la descripción detallada que viene a continuación haciendo referencia a una forma de realización dada a título de ejemplo y representada por los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 representa un esquema simplificado del control de un motor de inducción de acuerdo con la invención; -la figura 2 detalla el bloque 15 regulador de corriente de la figura 1.

En referencia a la figura 1, un variador de velocidad, de tipo convertidor de frecuencia, se encarga de controlar y monitorizar un motor M eléctrico asíncrono trifásico, por medio de una unidad 10 de tratamiento capaz en particular de controlar una unidad electrónica de control (no representada en la figura 1) utilizando un control vectorial de flujo. Un sensor de velocidad permite proporcionar al variador un retorno de la velocidad Wm real del motor.

La unidad 10 de tratamiento del variador de velocidad comprende un bloque 11 regulador de velocidad que recibe en la entrada una referencia Wref de la velocidad del motor y la medición Wm de velocidad del motor, de tal modo que libere en la salida una referencia IQref de la corriente de par motor. Esta referencia IQref de la corriente de par motor se determina con precisión puesto que se basa en un valor Wm real medido de la velocidad del motor.

La unidad 10 de tratamiento del variador de velocidad comprende a continuación un bloque 15 regulador de corriente que recibe en la entrada una referencia IDref de la corriente de flujo del motor y la referencia IQref de la corriente de par motor procedente de bloque 11. El bloque 15 también recibe los valores medidos de las corrientes de par y de flujo del motor, respectivamente IQm, IDm, así como la medición Wm de velocidad del motor. Los valores IQm, IDm pueden proceder de un bloque 12 convertidor que transforma de forma conocida unas mediciones procedentes de unos sensores de tensión y de corriente en los conductores de alimentación del motor (es decir conversión por rotación de las tensiones de las tres fases del motor en coordenadas d, q) .

El bloque 15 regulador de corriente proporciona en la salida unas tensiones de control de flujo UD y de control... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de ajuste de parámetros de motor en un variador de velocidad destinado al control de un motor (M) eléctrico de inducción, caracterizándose el procedimiento porque comprende:

- una etapa de determinación de una primera diferencia (IQ) entre una referencia (IQref) de la corriente de par motor y una medición (IQm) de la corriente de par motor, y de una segunda diferencia (ID) entre una referencia (IDref) de la corriente de flujo del motor y una medición (IDm) de la corriente de flujo del motor; -una etapa de cálculo de un valor (RR) de corrección de la resistencia rotórica del motor y de un valor (LR) de corrección de la inductancia rotórica del motor a partir del término integral de dicha primera diferencia (IQ) y del término integral de dicha segunda diferencia (ID) ; -una etapa de ajuste de los valores de los parámetros del modelo de motor a partir de dichos valores (LR, RR) de corrección de la inductancia rotórica y de la resistencia rotórica; -una etapa de elaboración de las tensiones (UD, UQ) de control a aplicar al motor (M) utilizando dichos valores ajustados de los parámetros de motor.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la referencia (IQref) de la corriente de par se obtiene a partir de una referencia (Wref) de la velocidad del motor y de una medición (Wm) de la velocidad del motor.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque se implementa en el variador cuando la medición (Wm) de velocidad del motor sobrepasa un valor umbral predeterminado.

4. Variador de velocidad destinado al control de un motor (M) eléctrico de inducción, provisto de una unidad (10) de tratamiento que comprende un bloque (15) regulador de corriente que proporciona unas tensiones de control del motor (M) , caracterizado porque el bloque (15) regulador de corriente consta de:

- un bloque (16) integrador para determinar una primera diferencia (IQ) entre una referencia (IQref) de la corriente de par motor y una medición (IQm) de la corriente de par motor, y una segunda diferencia (ID) entre una referencia (IDref) de la corriente de flujo del motor y una medición (IDm) de la corriente de flujo del motor; -un bloque (18) adaptador que calcula un valor (RR) de corrección de la resistencia rotórica del motor y un valor (LR) de corrección de la inductancia rotórica del motor a partir del término integral de dicha primera diferencia (IQ) y del término integral de dicha segunda diferencia (ID) , y que ajusta los valores de los parámetros del modelo de motor a partir de dichos valores (LR, RR) de corrección de la inductancia rotórica y de la resistencia rotórica; -un bloque (17) de compensación que utiliza dichos valores ajustados de los parámetros de motor para elaborar las tensiones (UD, UQ) de control que hay que aplicar al motor (M) .

5. Variador de velocidad de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la unidad (10) de tratamiento consta de un bloque (11) regulador de velocidad que calcula la referencia (IQref) de la corriente de par a partir de una referencia (Wref) de la velocidad del motor y de una medición (Wm) de la velocidad del motor.

6. Variador de velocidad de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el cálculo del valor (RR) de corrección de la resistencia rotórica y del valor (LR) de corrección de la inductancia rotórica se implementa en el bloque (18) adaptador cuando la medición (Wm) de velocidad motor sobrepasa un valor umbral predeterminado.