Procedimiento de control implementado en un variador de velocidad para controlar la deceleración de un motor eléctrico en caso de corte de la alimentación.

Procedimiento de control implementado en un variador de velocidad para controlar la deceleración de un motoreléctrico (M) en caso de corte de la alimentación eléctrica,

comprendiendo particularmente dicho variador develocidad un bus (15) de continua de alimentación sobre el que se aplica una tensión, estando conectado dicho bus(15) de continua de alimentación a un módulo (20) ondulador, estando conectado dicho módulo (20) ondulador almotor eléctrico (M) y controlado según una ley de control en la que se determina una tensión de control a aplicar almotor eléctrico (M) a partir de una referencia de flujo (jref) y de una referencia de velocidad (wref), caracterizadoporque el procedimiento de control comprende:

- una etapa de determinación de las pérdidas por efecto Joule sufridas por el motor eléctrico (M) y el variadorde velocidad según una rampa de deceleración a aplicar al motor eléctrico (M) durante un corte de laalimentación eléctrica,

- una etapa de determinación de la referencia de flujo (jref) en función de dichas pérdidas por efecto Joulesufridas por el motor eléctrico (M) y el variador de velocidad,

- una etapa de modificación de la referencia de flujo para gestionar las pérdidas por efecto Joule de maneraque se optimice la energía disponible en el variador de velocidad después del corte de la alimentación con el finde regular la tensión (Vbus) del bus de continua de alimentación a un valor (Vbus_ref) de referencia adaptado pararespetar la rampa de deceleración del motor eléctrico (M).

Procedimiento de control implementado en un variador de velocidad para controlar la deceleración de un motor eléctrico en caso de corte de la alimentación

Campo técnico de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de control implementado en un variador de velocidad para controlar la deceleración de un motor eléctrico en caso de corte de la alimentación eléctrica. La invención se refiere igualmente a un sistema de control adaptado para implementar dicho procedimiento de control.

Estado de la técnica La patente de Estados Unidos US 4.678.980 describe un procedimiento empleado en un variador de velocidad para gestionar la deceleración de un motor eléctrico cuando interviene un corte de la alimentación. El procedimiento consiste en seleccionar un perfil de frecuencia particular cuando se detecta un corte de alimentación con el fin de seguir un perfil de deceleración determinado, memorizado en el variador velocidad, siendo diferente este perfil de frecuencia particular del perfil de frecuencia empleado en funcionamiento normal. En ese documento, al estar previamente memorizado en el variador velocidad el perfil de deceleración, no está siempre adaptado por lo tanto a la aplicación en la que se emplea el motor eléctrico.

Son igualmente conocidos otros procedimientos de control por las publicaciones siguientes:

- Raj Narayanan, Don Platt, Sarath Perera: “Improvements to voltage sag ride-through performance of AC variable speed drives” - 21/09/1999, XP002671315

- Holtz J et ál.: “Controlled AC drives with ride-through capability at power interruption” - 02/10/1993, XP010118698

- Terorde G et ál.: “Drive DC bus voltage control during power interruptions using kinetic energy recover y ” 06/10/2003, XP010650833

El objeto de la invención es proponer un procedimiento de control en el que sea posible adaptar la rampa de deceleración a la aplicación, de manera que pueda detener el motor eléctrico tan rápido como lo permita la mecánica de la máquina que utiliza el motor eléctrico.

Exposición de la invención Este objeto se consigue mediante un procedimiento de control tal como el indefinido en la reivindicación 1.

Según una particularidad, las pérdidas por efecto Joule se determinan mediante una etapa de comparación que efectúa una comparación entre la tensión medida en el bus de continua de alimentación del variador velocidad y un valor de referencia.

Según otra particularidad, el valor de referencia corresponde a la energía disponible necesaria para seguir la rampa de deceleración del motor eléctrico.

Según otra particularidad, el procedimiento comprende una etapa de activación o de desactivación de una limitación del par aplicado al motor eléctrico ejecutada de acuerdo con la comparación efectuada durante la etapa de comparación.

La invención se refiere igualmente a un variador de velocidad tal como el definido en la reivindicación 5.

Según una particularidad, el variador de velocidad comprende unos medios de comparación entre la tensión medida en el bus de continua de alimentación del variador de velocidad y un valor de referencia con el fin de deducir las pérdidas por efecto Joule a aplicar al motor eléctrico.

Según otra particularidad, el valor de referencia corresponde a la energía disponible necesaria para seguir la rampa de deceleración del motor eléctrico.

Según otra particularidad, el variador de velocidad comprende unos medios de activación o de desactivación de una limitación del par aplicado al motor eléctrico ejecutada de acuerdo con la comparación efectuada durante la etapa de comparación.

Breve descripción de las figuras Surgirán otras características y ventajas en la descripción detallada a continuación realizada en relación con unos dibujos adjuntos en los que:

- la figura 1 representa un esquema de control empleado en un variador velocidad para la implementación del

procedimiento de control de la invención

- las figuras 2 y 3 muestran los cronogramas que ilustran la deceleración de un motor eléctrico, respectivamente durante la aplicación del procedimiento de control de la invención y durante la aplicación de un procedimiento estándar conocido en el estado de la técnica,

- la figura 4 representa, de manera esquemática, un variador de velocidad conectado a un motor eléctrico.

Descripción detallada de al menos un modo de realización.

La invención se refiere un procedimiento de control implementado en un variador velocidad cuando se detecta un corte de la alimentación.

Como se ha representado en la figura 4, un variador de velocidad destinado a controlar un motor eléctrico M se conecta aguas arriba, a través de varias fases de entrada, a una red eléctrica R y, aguas abajo, a través de varias fases de salida, al motor eléctrico M. El variador de velocidad comprende:

- en la entrada, un módulo 10 rectificador compuesto por regla general de un puente de diodos destinado a rectificar la tensión alterna suministrada por la red eléctrica R,

- un bus 15 de continua de alimentación sobre el que se aplica la tensión rectificada por el módulo rectificador, estando dotado el bus de continua de alimentación de un condensador Cbus del bus que permite mantener la tensión del bus en un valor constante,

- en la salida, un módulo 20 ondulador destinado a transformar la tensión Vbus del bus de continua de alimentación en una tensión variable a aplicar al motor eléctrico. El módulo ondulador comprende varios ramales de conmutación dotados cada uno de varios transistores de potencia, controlado cada uno en apertura

o en cierre para aplicar una tensión variable al motor eléctrico M.

De manera conocida, los transistores de potencia están controlados por una unidad de control que ejecuta una ley de control determinada en la que se determina una tensión de control a aplicar al motor eléctrico en función de una referencia de velocidad ωref (designado igualmente como referencia de frecuencia) y de una referencia de flujo ϕref (figura 1) . La ley de control puede integrar igualmente un bloque de control b1 que permite limitar el par aplicado al motor M en función de la tensión Vbus del bus de continua de alimentación. Cuando la tensión Vbus del bus de continua de alimentación se hace inferior a un valor Vbus_ref de referencia, el módulo 20 ondulador está controlado en limitación de par de manera que regule la tensión Vbus del bus de continua de alimentación.

El principio de la invención es adaptar esta ley de control a la gestión de la rampa de deceleración del motor eléctrico M en caso de corte de la alimentación eléctrica, es decir cuando el variador de velocidad detecta que una tensión de funcionamiento pasa por debajo de un valor de umbral determinado. La tensión de funcionamiento puede ser una tensión medida en las fases de entrada, o la tensión del bus de continua de alimentación.

Según la invención, la ley de control integra un bloque de control b2 de las pérdidas por efecto Joule sufridas por el motor eléctrico y el variador velocidad (designadas en lo que sigue como pérdidas) . El procedimiento de control de la invención consiste por lo tanto en gestionar las pérdidas de manera que se utilice la energía disponible en el variador de velocidad después del corte de la alimentación con el fin de regular la tensión Vbus del bus de continua de alimentación a un valor Vbus_ref de referencia adaptado para respetar la rampa de deceleración del motor eléctrico M. Para gestionar las pérdidas, el procedimiento de control de la invención consiste en modificar la referencia de flujo ϕref.

Al ser bien conocidos en el estado de la técnica ciertos bloques de control representados en la figura 1, no se describen en la presente solicitud de patente.

La gestión del tiempo de deceleración del motor eléctrico M, y por tanto de su rampa de deceleración con relación a las pérdidas se explica mediante la demostración a continuación.

La energía acumulada en la tensión Vbus del bus de continua de alimentación de un variador de velocidad que controla un motor de inducción se puede escribir mediante la relación siguiente:

d

(EBus + EMeca + EElec) = –PVar – PMeca – PMot

(1)

dt

En la que:

- EBus corresponde a la energía acumulada en el bus de continua de alimentación EBus = 1 · CBus · VBus 2 teniendo

en cuenta la tensión del bus de continua de alimentación VBus y la capacidad del condensador CBus del bus,

J

⋅ω

según... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de control implementado en un variador de velocidad para controlar la deceleración de un motor eléctrico (M) en caso de corte de la alimentación eléctrica, comprendiendo particularmente dicho variador de velocidad un bus (15) de continua de alimentación sobre el que se aplica una tensión, estando conectado dicho bus (15) de continua de alimentación a un módulo (20) ondulador, estando conectado dicho módulo (20) ondulador al motor eléctrico (M) y controlado según una ley de control en la que se determina una tensión de control a aplicar al motor eléctrico (M) a partir de una referencia de flujo (ϕref) y de una referencia de velocidad (ωref) , caracterizado porque el procedimiento de control comprende:

- una etapa de determinación de las pérdidas por efecto Joule sufridas por el motor eléctrico (M) y el variador de velocidad según una rampa de deceleración a aplicar al motor eléctrico (M) durante un corte de la alimentación eléctrica,

- una etapa de determinación de la referencia de flujo (ϕref) en función de dichas pérdidas por efecto Joule sufridas por el motor eléctrico (M) y el variador de velocidad,

- una etapa de modificación de la referencia de flujo para gestionar las pérdidas por efecto Joule de manera que se optimice la energía disponible en el variador de velocidad después del corte de la alimentación con el fin de regular la tensión (Vbus) del bus de continua de alimentación a un valor (Vbus_ref) de referencia adaptado para respetar la rampa de deceleración del motor eléctrico (M) .

2. Procedimiento de control según la reivindicación 1, caracterizado porque las pérdidas por efecto Joule están determinadas por una etapa de comparación que efectúa una comparación entre la tensión (Vbus) medida en el bus de continua de alimentación del variador de velocidad y un valor (Vbus_ref) de referencia.

3. Procedimiento de control según la reivindicación 2, caracterizado porque el valor (Vbus_ref) de referencia corresponde a la energía disponible necesaria para seguir la rampa de deceleración del motor eléctrico (M) .

4. Procedimiento de control según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque comprende una etapa de activación

o de desactivación de una limitación del par aplicado al motor eléctrico (M) ejecutada según la comparación efectuada durante la etapa de comparación.

5. Variador de velocidad destinado a controlar la deceleración de un motor eléctrico (M) en caso de corte de la alimentación eléctrica, comprendiendo particularmente dicho variador de velocidad un bus (15) de continua de alimentación sobre el que se aplica una tensión (Vbus) , estando conectado dicho bus (15) de continua de alimentación a un módulo (20) ondulador, estando conectado dicho módulo (20) ondulador al motor eléctrico (M) y controlado según una ley de control en la que se determina una tensión de control a aplicar al motor eléctrico (M) a partir de una referencia de flujo (ϕref) y de una referencia de velocidad (ωref) , caracterizado porque el variador de velocidad comprende:

- unos medios de determinación de las pérdidas por efecto Joule sufridas por el motor eléctrico (M) y el variador de velocidad según una rampa de deceleración a aplicar al motor eléctrico (M) durante un corte de la alimentación eléctrica,

- unos medios de determinación de la referencia de flujo (ϕref) en función de dichas pérdidas por efecto Joule sufridas por el motor eléctrico (M) y el variador de velocidad,

- unos medios de modificación de la referencia de flujo para gestionar las pérdidas por efecto Joule de manera que se optimice la energía disponible en el variador de velocidad después del corte de la alimentación con el fin de regular la tensión (Vbus) del bus de continua de alimentación a un valor (Vbus_ref) de referencia adaptado para respetar la rampa de deceleración del motor eléctrico (M) .

6. Variador de velocidad según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende unos medios de comparación entre la tensión (Vbus) medida en el bus de continua de alimentación del variador de velocidad y un valor (Vbus_ref) de referencia con el fin de deducir las pérdidas por efecto Joule a aplicar al motor eléctrico (M) .

7. Variador de velocidad según la reivindicación 6, caracterizado porque el valor (Vbus_ref) de referencia corresponde a la energía disponible necesaria para seguir la rampa de deceleración del motor eléctrico (M) .

8. Variador de velocidad según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque comprende unos medios de activación

o de desactivación de una limitación del par aplicado al motor eléctrico (M) ejecutada según la comparación efectuada durante la etapa de comparación.