Procedimiento y sistema para el control de un motor eléctrico en caso de reducción de flujo.

Procedimiento para el control de un motor eléctrico (M) trifásico,

instalado en un variador de velocidad quefunciona de acuerdo con una ley de control en la cual se utilizan unas referencias de flujo y de corrientes (xref) paracalcular una tensión de referencia (uref) a aplicar al motor (M), caracterizándose dicho procedimiento porqueconsiste en determinar unos valores de corrección (xc) en las referencias de flujo y de corrientes (xref) cuando latensión de referencia (uref) calculada tiene un valor superior a un valor límite (ulim), en aplicar estos valores decorrección (xc) a las referencias de flujo y de corrientes (xref), y porque los valores de corrección (xc) de lasreferencias de flujo y de corrientes (xref) se calculan mediante un sistema dinámico (MM) que representa un modelodel motor (M) que hay que controlar, equipado con integradores (Int) y que tiene como entrada la diferencia entre unvector tensión de control (u) limitado a aplicar al motor (M) y la tensión de referencia (uref) calculada.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06110400.

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, ROUCHON,PIERRE, SEPULCHRE,RODOLPHE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02P21/10 ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02P CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELÉCTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS O CONVERTIDORES DINAMOELECTRICOS; CONTROL DE TRANSFORMADORES, REACTANCIAS O BOBINAS DE CHOQUE.H02P 21/00 Disposiciones o métodos de control de máquinas eléctricas mediante control por vector, p. ej., por control de la orientación del campo. › Control de orientación del campo directo; Control de retroalimentación del flujo del rotor.

PDF original: ES-2421567_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y sistema para el control de un motor eléctrico en caso de reducción de flujo La presente invención se refiere a un procedimiento y un sistema de corrección de referencias aplicados en un variador de velocidad para el control de un motor eléctrico trifásico, por ejemplo de tipo síncrono o asíncrono. La invención se aplica en un esquema de control vectorial clásico de manera indistinta en lazo abierto sin retorno de una medición de velocidad o en lazo cerrado con retorno de una medición de velocidad.

En un esquema de control vectorial clásico en lazo abierto, es habitual aplicar en la entrada una referencia de velocidad (o frecuencia) y una referencia de flujo a aplicar al motor. En función de estos dos datos y de mediciones de corriente en las diferentes fases del motor, se determina la corriente de flujo de referencia y la corriente de par de referencia. A partir de estas dos corrientes, se calcula a partir de las ecuaciones del modelo del motor, las tensiones de control a aplicar al motor. De manera conocida, estas tensiones se aplican al motor utilizando un ondulador de tensión habitual controlado en Modulación de Anchura de Impulsos, llamado ondulador MLI. Un ondulador MLI de este tipo suministra al motor una sucesión de impulsos de amplitud fija, positiva o negativa, y modulados en anchura, de acuerdo con una ley de control de tensión.

En este esquema de control vectorial, es sabido que cuando se impone en la entrada una referencia de velocidad superior a la velocidad nominal del motor y una referencia de flujo constante, la tensión calculada en función de estas referencias puede ser incompatible con la tensión disponible en la red o con una limitación de tensión seleccionada para el motor que hay que alimentar. En una situación de este tipo, resulta difícil mantener el flujo en un valor constante lo que provoca inestabilidades como oscilaciones de corriente, de velocidad o de par en el motor. Esta zona de inestabilidad se denomina zona de reducción de flujo.

Este problema se ha abordado en la patente US 5 204 607 que propone corregir el flujo de referencia cuando la tensión de referencia determinada se vuelve superior a la tensión que puede proporcionar el ondulador. Para ello, el sistema lleva a cabo una comparación entre la tensión de referencia y la tensión máxima que puede proporcionar el ondulador. La diferencia calculada se utiliza para determinar un valor de corrección a aplicar al flujo de referencia. El flujo de referencia se corrige mientras la tensión de referencia para el ondulador sea inferior o igual a la tensión máxima que puede proporcionar el ondulador. De este modo, la referencia de flujo y el flujo real siempre coinciden lo que evita la reducción de flujo.

Sin embargo, en este sistema, las referencias de corriente no se corrigen de manera dinámica lo que no le permite garantizar las mismas propiedades de estabilidad en la zona de limitación de tensión y fuera de esta zona.

El objetivo de la invención es, por lo tanto, proponer un procedimiento y un sistema de corrección de referencias aplicados en un variador de velocidad para el control de un motor eléctrico, que permite conservar las mismas propiedades de estabilidad del control del motor tanto en la zona de reducción de flujo (con limitación de tensión) como fuera de esta (sin limitación de tensión) .

Para ello, la invención consiste en llevar a cabo una corrección dinámica de las referencias de flujo y de corrientes aplicadas en la entrada de la ley de control del variador de velocidad.

La invención se refiere de manera más particular a un procedimiento para el control de un motor eléctrico trifásico, aplicado en un variador de velocidad que funciona de acuerdo con una ley de control en la cual se utilizan unas referencias de flujo y de corrientes para calcular una tensión de referencia a aplicar al motor, caracterizándose dicho procedimiento porque consiste en determinar unos valores de corrección en las referencias de flujo y de corrientes cuando la tensión de referencia calculada tiene un valor superior a un valor límite, en aplicar estos valores de corrección a las referencias de flujo y de corrientes, y porque los valores de corrección de las referencias de flujo y de corrientes se calculan mediante un sistema dinámico que representa un modelo del motor que hay que controlar, equipado con integradores y que tiene como entrada la diferencia entre un vector tensión de control limitado a aplicar al motor y la tensión de referencia calculada.

Al contrario que en la técnica anterior, el procedimiento de acuerdo con la invención permite corregir de manera dinámica a la vez el flujo de referencia y las corrientes de referencia, lo que permite disponer de un sistema de regulación completo que tiene un dimensión igual a la del modelo del motor controlado.

De acuerdo con una particularidad de este procedimiento, si la tensión de referencia calculada tiene un valor superior al valor límite, la tensión de control a aplicar al motor es igual al valor límite.

La invención también se refiere a un sistema de control utilizado en un variador de velocidad para motor eléctrico trifásico, comprendiendo dicho sistema unos medios para calcular una tensión de referencia a aplicar al motor en función, en particular, de referencias de flujo y de corrientes, caracterizándose dicho sistema porque comprende unos medios para determinar unos valores de corrección en las referencias de flujo y de corrientes, y aplicar estos valores de corrección a las referencias de flujo y de corrientes cuando la tensión de referencia tiene un valor superior a un valor límite, calculándose los valores de corrección por medio de un sistema dinámico que representa un modelo del motor que hay que controlar, equipado con integradores y que tiene como entrada la diferencia entre un

vector tensión de control limitado a aplicar al motor y la tensión de referencia calculada.

De acuerdo con una particularidad, este sistema también comprende unos medios para limitar la tensión de control a aplicar al motor a un valor igual al valor límite cuando la tensión de referencia calculada tiene un valor superior al valor límite.

De acuerdo con la invención, en caso de reducción de flujo, con el fin de conservar las propiedades de estabilidad en el control del motor, se realiza por lo tanto una corrección dinámica de las referencias de flujo y de corrientes respetado al mismo tiempo el modelo del motor.

Se mostrarán otras características y ventajas en la descripción detallada que viene a continuación en referencia a un modo de realización que se da a título de ejemplo y se muestra mediante los dibujos adjuntos, en los que:

-La figura 1 representa un esquema de control vectorial aplicado en un variador de velocidad para motor eléctrico, que muestra en la parte sombreada las etapas que constituyen la invención.

-La figura 2 representa de manera esquemática el funcionamiento del modelo del motor utilizado en la invención para llevar a cabo una corrección dinámica de las referencias de flujo y de corrientes.

Un modelo matemático convencional de un motor M se puede expresar mediante la siguiente relación:

En la que id representa la corriente de flujo del estátor, iq representa la corriente de par del motor, !r representa el flujo rotor y Vd y Vq las tensiones de control aplicadas al motor. A y B representan unas matrices cuyos valores se calculan a partir de los parámetros del motor y de la velocidad del rotor. En la patente US 6 281 659 hay disponible información adicional sobre esta relación.

Esta relación (1) se puede expresar de la siguiente manera:

En la que x define el estado del sistema que hay que controlar y corresponde a la corriente suministrada al motor y al flujo rotor y u representa la tensión de control aplicada al motor.

El objetivo de control del motor es crear un control de tensión u para regular el estado x del sistema en un referencia xref definida por la siguiente relación (3) .

De acuerdo con la figura 1, a partir del modelo matemático del motor M definido por la anterior relación (2) , las referencias de flujo y de corrientes, definidas por xref, aplicadas en la entrada, se pueden definir mediante:

en la que Uref es una tensión de control de referencia calculada a partir de la referencia de velocidad Wref y de las referencias de flujo y de corrientes xref y destinada a aplicarse al motor M, y C representa un término de regulación de x. Se deduce de esto que la tensión de referencia Uref, calculada (10, figura 1) a partir de las ecuaciones del modelo del motor, se define mediante la siguiente relación (4) :

En particular, si las referencias... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el control de un motor eléctrico (M) trifásico, instalado en un variador de velocidad que funciona de acuerdo con una ley de control en la cual se utilizan unas referencias de flujo y de corrientes (xref) para calcular una tensión de referencia (uref) a aplicar al motor (M) , caracterizándose dicho procedimiento porque 5 consiste en determinar unos valores de corrección (xc) en las referencias de flujo y de corrientes (xref) cuando la tensión de referencia (uref) calculada tiene un valor superior a un valor límite (ulim) , en aplicar estos valores de corrección (xc) a las referencias de flujo y de corrientes (xref) , y porque los valores de corrección (xc) de las referencias de flujo y de corrientes (xref) se calculan mediante un sistema dinámico (MM) que representa un modelo del motor (M) que hay que controlar, equipado con integradores (Int) y que tiene como entrada la diferencia entre un vector tensión de control (u) limitado a aplicar al motor (M) y la tensión de referencia (uref) calculada.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque, si la tensión de referencia (uref) calculada tiene un valor superior a un valor límite (ulim) , el módulo del vector tensión de control (u) a aplicar al motor es igual al valor límite (ulim) .

3. Sistema de control utilizado en un variador de velocidad para motor eléctrico trifásico, comprendiendo dicho

sistema unos medios para calcular (10) una tensión de referencia (uref) a aplicar al motor (M) en función en particular de referencias de flujo y de corrientes (xref) , caracterizándose dicho sistema porque comprende unos medios para determinar unos valores de corrección (xc) en las referencias de flujo y de corrientes (xref) y aplicar estos valores de corrección (xc) a las referencias de flujo y de corrientes (xref) cuando la tensión de referencia (uref) tiene un valor superior a un valor límite (ulim) , calculándose los valores de corrección (xc) por medio de un sistema dinámico (MM)

que representa un modelo del motor que hay que controlar, equipado con integradores (Int) y que tiene como entrada la diferencia entre un vector tensión de control (u) limitado a aplicar al motor (M) y la tensión de referencia (uref) calculada.

4. Sistema de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque también comprende unos medios (20) para limitar el módulo del vector tensión de control (u) a aplicar al motor (M) en un valor igual a un valor límite (ulim) 25 cuando la tensión de referencia (uref) calculada tiene un valor superior al valor límite (ulim) .


 

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