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INTRODUCCI ON

los CtI(ICI(IE'r (J Tr(I C, fja(lr' ~. ~on Conversores oc/ce Que stencoeumenieoos por una lE' IlS16n (On l.Jnu. no r('gu lo(1b produc en en la solldo unot ensi n cuyo ..-er or meoio es (.(lnl ro !lJldf' J volun ted

Une de l as eou r eci ones ms (IOCII.l l a r E' s de l os C- tLOClper es en el Controlde Mot ores de, espeC181nlC'nl ' en SllWjC; IOneS en Que ItI distribucin deenerg a es en con1inu~ corno 'n f'1 (OSO de trenes elctricos o corrosetectrtcos. Tamtl i n son l.ltlli7.jd o ~. i?n suuecrones en Que lo ruente deenerga es rnviI corno los neteres ton I(I ~; eulornviIE'S elctricos

En (6S0$ en que se diS rll)ngl'J de dl str iNJCi6n ec . los CJ10Pf1er se puedenettrnent er con un rec ti f i cador con Qi(ldo ~. lJ est r1resenl.8r una euerneu veporo los recun cecores conuorecos tl l lo FIG. 20 . SI? muestre un esquemaporo ernoes su ueciones

Si tli en exi st e un sm numero d' orc uuos i ror eecores. se puedenclasifi car de acueroo 3 los cuenrentes en Que f,u e,jen operan A los Queoper en en pi pr imer clJedrent p de un mf1pfj v oc/ ro se l es denomino Close~A", sj operan en dos cuecrentes son ciese " fi ~ y si ocupen l os cuetrocuadrantes se les denomine clase -e-. AdiferenC ia de los recti ficadorescont rotecos le operecin en cos cuadran tes se logre con corriente negativade modo Que la tnvers n de energilJ ~. I? ot.t lene en el segundo cueoren te.

, 7,;~ e ' .- Vdc (11'1~E dc/dc s: de/ de Vdc ~I),. / [

FIG2. 0. Al ltlEN1 A CIOI~ [lE LO:. CHOPPER

2.1. CHOPP ER DE UN CUAORANH

En 16 rlCi. 2. 1 L se muest re pI ci rt uuo de potencio de un chopper cl ese'A' con l es rorrne s de onde tuu ces En 1:'1 ocl uol i dod el Sw itch sei mpl ement o con tronstst or es de ~l o l f' fl( I O E'O epl i r eci ones con t ensiones del

orden de neste unos 500 Vo lt ~, '=' cor r ent es menores QUt! eor oxuneoernent e200 Arnps. En orl\i cecione s de l ensrones ~ cor ri E'nt es m6s t uer te s. seut i lt zen GTCJ's ~ :.( Rs. aunque los :.CRs SI? tro tan de eviter por sul entitud y princpetmente porque pere o rl.~ g o rl (t-s. (ebrtr el Swi t ch) se

5~.

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requiere un circuit o de conmu t er.i n extra Que eurnen t e las perdi des ycderns es ruidoso. Hi st rt cemente, sr n embargo, los SCR's fueron losprimeros dis positivos empleados pere irnplernenter el Swit ch.

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FIG. 2.1.1. CHOPPER DE UN CUADRANTE '1 FORMA S DE ONDA (0)

El tunc tonerntento del ci r cui to es et siquiente, 61 est er cerredo el SW.YO vele E, 10 corriente de solido incrementa y el Diodo O est poloriz tldoi nver so y no conduce. Al ebrirse SW , 16 cor r ie nt e es trensrer oe 61 Dio dovolents y 16 te nsin de solido Si' hece eprox imedemente cer o. L6 corrientedecr ece como se observe de 16 flgur6 det.,do o l o tuerzocontreetec t r omotr i z (ve) Los es tedos Que llene el cr rcuu o duron t e Io n ytoff t ernui en se muest ren en 16 fIgura.

( *) En estos epuntss se supone que lo r esis t encte del motor es pequeo, yQue por lo tonto los rorrnes de ando de j es corrientes son l nees rectos.

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l o tensin ti co rTie. n t (~ rnedii d8 ~:6)i l1;'; ~:,j NI CI.lultr lrl fbc il lfp8nte como t6t

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2. 1. 1

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Que inteqrElI"J t1o B trav8s de T cwiqina

T T T TJVo dl= J'.; I di ' P 1I di ' Ve( dtO O O (l

si se divide por T y so reconoce que l a pri rnenJ inteqrel de l e dEW8Ch escero en es tado es tec ionerto se ti ene

lo::{\Jd(: - \.1 e)/F~ 2. 1. 2.

LI exp r esi n 2. 1. 1. muestre que lo t onsin vdc :::8 puede verter el gust o(1I os contro! er lo) ce rnote nd la relecin en tre el ti empo que el SI''! es t6cerredo con res ~l ec to al ti empo de repe ticin. Es le relocin se denomincic l o de trlJhojo ( a) y se puede cclntroJr en tres fOlTna~; dis tinles:

a) noouiectn de encno de pulso o !' \>n1 ,En este cas o que es el rr"l bs comn se menti ene el per odo T consta nte y::;8 ver te ton po r- contro! or \/11c .

b) ltodulectn de Frecuenc e o ltl .F' Elr El cou trol er en H I se mentiene cOI"I:::t on1e t on ~l se ',... erre el perodo (1rrecueucte de opere ci n

e) l'IodulBcnlllx te.En es t e modulecin se el teren ernt.os ti8 rnpo~ ; de modo de obtener al gnre sulto do prede te rrni nodo como Que el ripple de corriente ::;8 rnentcnqoco nstante.

Cualquiera see el mtodo de control, en lo prctice :::8 des ee or.'el"orcon el per-odo 10 rn6s pequeo posibl e de modo Que la corri ente s e.a lo rn 6 ~;sua ve positlle U s mtn mtzer tes ul:::aciones del t orque ~l l os prdi dC1 s

55 ,

qeneroces por 16s erm rnc es de c o r ri t?n l~ OtrViEl rf, (l r. t e le opereci n enel t e rrecu encie se ve li rrnt ede por le velocidfld de los di~;ro :. i t i v o s Que seutil icen. En lo pr cuce se otl,;;ervon OCII?r OC 10nE.'S ent re 100 Hz y veri os KHzdependiendo de les pct encias QUE:' ~~ E' rnenejen Les t ensione s quesoporton los dispos i t i vos se encu entre n por l n ~;p e (. (.in del circuito y son

Vsw=E , cuenco D estil on y Vd =[ . cuando SV/ este on 2,13.

Las corrl ent es medio s en los dlSPOS 1tlvOS so n obvtemcnte

lqo = l o (t on/T) 4 Ido = lo (T -ton)I T 2, I ,4,

Poro encontrar los vel ores RNS de corri ente conviene lineeliz er lostermes de ando como cuendo LIR es muy qrende 4 que es el coso tlpc o quese obser ve en un motor dc en Que R es pequeo .

Iq,-2=( I/T) 1(Im- 111 -lm)/l o(1)[ )2 dt

2,1.5

El cont r ol de chopper en PWM es el mes empleado y consi st e enorcnuct r un pulso de encno verrenle y control otde con uno seel de controlve de modo que existo uno reloCl n l i neol entre el val or med io de tensinde solido Vdc y esto seal de cont rol. r'lorrnal ment e se oDtiene l o seolPWM camporondo uno seal Dienlp de ,l er ro o tr tenquler con lo seol decont rol. Lo f re cuencia de la ser,ol tr enquler del er rnm8 la frecuenci o ceoperecin de l chopper. Un orecreme en t.lou ues de es te estretegie seIncluye en la FIG. 2.12.

GeneredorTr i enqul er

o) 'Dlagrama en Bloques

t; " vcAc - - "~-- - ~ - ---:--:_~-- - ~'-et=---- /. - - - _ _ ' ,c. - _ ....-_.--- '- //--1 1 I ' l '

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FIG. 2,1.2 CllNTR (tL [lE UN lHOFf'IR f'OR FWI1

SE,-----_._--

lo caracterstico de trenst erencte del chopper con control PWM sepuede deduci r de estos tormo s de ando como:

Ac!T =vc!ton - - - - - - - - ) lon!T=vc!Ac

como vcc = E (Ion/T ), entonces

vcc

2.1 6G=[/Ae

Ac

E

/ve

Est o ret eci n muestro Que lo qenencie del chopper Quedo determl nodopor l o r ozn entr e lo olimentoci n de ootcnc te y lo omp lilud de l o seolDient e de Sierro

CORRIENTE DISCONT INUA

lo situacin de corriente disconun ue se observa cuando lo cerqeposee uno cons t onte de tiempo (L!R) pequeo comoerece con el periodo deopsreci n del Chopper y cuenco lo es pequeo. En este coso, debi do 8 l ofu erzo controel ectr omot r z del motor , l o cor r ie nt e ret ome o cer o durant eel per odo Off del Swil ch ortnctpel. neco Que no puede hecerse neqntve,permanece en cero hasta 18 !n1(,iOC 1n de un nuE''JOperodo

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E1 J VC _ _ L~t on 'T T'tul1 1.

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b) Formas de Onda con Cornente Discontinua

FIG. 2. U CHOPPEF: EN COPRIENTE [J1~,(ONT I NlI A

57,

III situoci n de di scont lnu ided en lo cor rente no es deseado, pues l ocaracters tica de t rensf erencre del c h ~' p e r se hac' "no l ineel " en es tecoso.

2.2. CHO PPER DE DD S CUADRANTES

Como se observo de lo F1G 2 2 l . el ChoN1er de dos cuodr onte s seobtiene uti l i zondo dos m ter ruptores 'In n(. i 'la le ~. Que pere este coso semuestron con Tra nsi stor es de Pot encia ( lO ,,) , lo operecin es si mil or o l adel Chopper cl ase A, en est e (IJ$O 0 2 8e maneja en f or ma complementoriocon 01 , es oecr r. cuenco 0 1 c'sliJ -(,n- oO,' " sto Off 11 vio-verse. el efectoQue se obti ene es Que I El corr iente I CI puede edopter vel ores neqett vos 01cl rculor por Q2 !-l DI 4 es i retorner enerqie o E En realidad. dependiendo- . .de lo magnitud de ID se pueden observ ar tr es modos de operar que sonexplicados o ccnu nueci n

MODO 1:

En est e coso el Chopper opere con une fuert E' cor r i ente medio, de modoQue l a corr i en t e i ns tonl neo es s i empr e positivo . Lo operaci n esicenu ce 01 Chopper ciese A en cc,mente continu y OI Y02 nunce entrenen conducci n. t ste ooerecin es t ipi ce cuenco lo (ergo de un motor esgronde y el fluj o de enerqr e es en l odo instent e de tr ernpo hecie el motor.

E --, Vdc

loI

( ) Porsnubber,usar los.

FIG.2.2.1. CHOPPEr: [iE DOS CUADRANTE S C l A~. E "B")

stmpl i ctdeo SE' rnuestre El l os Trensi stores si n ctrcu t osen la or cu ce, rento es tos como ro-. ~;(: ;: 's. y [;TO's deben

S? ,

MODO 2

Cuondo un mo tor de opere con tornue pe QlJerl(r, lo corri ent e mediees pequeo. Si el motor ' ~; meneje do ~'(Ir un chopper ci ese B, en tonces, sepresento uno slt uocin en que los cuetro disposit ivos cumplen uno (uncinimportonte en 10 operelorio del circuuo . Los cuatro circur tos ect i vos Quese presenten en esto condrct n II l~ s rormes oe onde mes importontes Queilust ren este modo se incl uyen en lo FIC' 2 ~2.

!'lo \ , ~ t"""'P" ~ 1 l~ t' A.I'-'-~ 1.. ~

clO I "off",02 ' on' d) 01 "on", 02 ' of r'

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Vdc: Et on/T

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-.e) Formes de Ondo

FIG. 2.2.2 CHOPPER DE DOS CUADRANTES CON lo PEqUeO

59.

,..

Lo oper eci n se en tiende de l e ~. ig tli E' n t e formo, 61 enc ender Q1 locorriente crece hosto que en rorrne rorzeuo s te se opeque. Al opogorse QIlo corriente, que es positivo , e ~. for zodo o c.ircule r por (1 2 y debido oVe, decrece en 11610r trel enoo de mver trse. Cuendn le corri ente llego ocero, entonces, entro en conduccin 02 Que es l6 en estedo MO W y locorriente se hoce neqeuve [ st o ((lnmuto(.in f' S neturel 1\1 op09or 02 01rinol del periodo Oft , lo corriente en lo cerqe Que es negollvo , es rcrzeoe otrovs de (J 1 1:1 re t orne o lo tUNdr de eurnenter.r n. produc indose unretorno de energio hOC10 10 fu ente. f i nelmente detl1 do o Que E es moyorQue Ve, 10 corrtente nuevernente ~.~ ~1{J (f' ru)slt ivEl y circul o por Qlinicindose un nuevo ciclo

Lo formo de once de le mues tr o Que el fl ujo medio de energa eshaci a l o c argo, o sea el mo tor llene un torque medi o ligerom entepo sitivo, sin ernoerqo. SI lo fll C'rlJ nC't1 ,"I I I ~'o . rnt o nt:e ~-, el flujo medio deenergo serio hOCIO t Jn(.lJ Cendo QUl' e I motor ~. e est frenondoregenerotivernente.

MODO 3

El ttooo 3 se util izo poro tr ener hru scom ente e1 motorretornando lo energ o ecumul eue en l necie lo fuente . Estooperecin uti lizo s610 los C1 rcu1l0S (: ~ d de lo FICi . 2.2.2. yo Que locorriente me di o lo ecoote un fue rte v610l' negol lvo Lo opereein es comosigue, con 02 "on, se genera une fUE'rt e corrr ente n8qati'-I tI en el mo tor, Que01 epeqer Q2 se ve rorzeoe I,or lb inductnclo ctrcuier por DI neci e lofuente de enerQio E. Corno E e~. meuor que Ve el veror de lo corriente, ,disminuye durante este esreoo y t iende e ser POS1l1V O. El CIclo de trebejose ejust s pero oroouc.r 16 corri(;nle n!?g ~tl 'v'() necesario SI n exceder losve lores mximos. Los formes de once son idenll ces a 1 8~' de lo FIG. 2.2.2.,pero la s corrientes o y ie se encuent re n en todo ins t ante he j o elele cero.

Poro controier Ell CtIO(I(ler ( Io:.t? Ei ton los I.r fo s modos descritos,no rm e tm a m s se ut tze un contro: de corrh?ntt-' corno en 16 FIG . 2.2.3. Estests terne tiene lo orcoieoeo de operer con un ,:il'ole oeak-to-peok decorriente Que es consiente e Igualo 6 1.

Lo rrecuencre de operacin ~j el cic lo de trebejo e ~, ajust ado por elcircuit o como funcin de 16 cerqe, es IjeCl r . el cin till o E' -:- Ij81 tirio detrecuence libre o modo de control nuxto W"I I ~ [t'1l

50

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IC_' ( _ . :~~

._ - - --,- - - --- - - - - - - - - ----.(- - 1'1',FICi . 2.2.3 CHOPPEF: CON COrHF;[I [ DE CO F~ F~ I ENTE

COnlO ventoje rJ 8 8s te s inE'lml S8 I'U8rJ e. m enct oner que d8tll do 61R ip~de consl iJnte las rlBrdidl)$ Bxtn)Sen le cerue se: mentlenen rontroteces.si n emnerco. t1e llc cu tunr se que 10 f r ccucn c io de onarnct n noaumen te uemesr oue. pues S8 rll.lerJ e exceder te velocidod de- opere c n delos disposi tivos de POtNICi6. El mnimo "ton se ~lr o dllce cuenco (E-Ve) esmximo y el mnimo - I. (lff- cuenoo \c es mxtmo.

Los ecuaclones QW?: r igBII 16S v8r i fJbles Inedi as en la cerce sonrespect i vemente

vo c =E( [oniT) 2.2.1.

lo =('lde - Vc)/R 2.L'.2.

lo =U ~l + 111) )/ 2 2.2.3.

,',1 =11'1- 1m (F~i ppI 8 d8 ) 2.2.4.

2 .3 , ClIll f' f'ER DE CllA'IIW ClI ADRM I IT 5 [J CI.AS E 'e:

Si un motor de cor r i ente continua detle mnnejnrse en nmnossent tuu s. entonces, de.tl8 8m pl e {j r H~ un rroceeoor capaz de operar encuatro cundrnnt es. La cOl lfi gur O(; in d~nom i nlj d fJ MW es sumamentepopuler per o mene ier motores 'eQuei,os. pero debido e 18 como1ei i dad

, '

sxtre de este forma ctrcun er.: rora vez es Nlw leada en el con tro l deor onces motores ce, en 8sl e ("3S0 IntJs bi f.1l se use un conrnutndor en lostermins tes del motor Que si r ve por e i lwe l'tir le polol-idM de l e tensi n deexcn ect n.

Lo FIG. 2,3 , 1. muestro lo COli f igur 3C:in de l chopper tipo -11" y suop erecn PS 16 si gul('n1e; cuando Q 1 ~~ Q~ ('; 16n ect tvedns, 10 t ensi6n +E es

61.

E -

")Circuil o

rr='7l . vn -

f l~b) Pe ri odo ON e) Periodo OF F

(~

FIG. 23.1 - CHOPPER DE CUATRO ClIADF' t.NTE';

epucece 61 motor, s i la corrrente 10 es pO~.i tl '.,18 rrrr ul e por (11 y 03, encaso de ser neg el tve lo hoce por (11 y D} Su CIrcuito equ lvalenle esmo st rado en b y arbitra riamente se defIne (",le e,.tado como on . Al estarQ2 y Q3 acti vados y O1 YQ} cor tados. lo tenSI n Opllco do 01 molar es -E yel circuito equi val ente es como se muest r a en la FJCi .2.3. 1.c. Si l ecorriente o es posit iva , ento nces , circul e por D2 q [J 4, per o s i es negati valo hece por Q2 y 04 Si pI r icto dc' t r at1fl ]O f' ~ : rnfllJ or que :IO~ ~. (, obtendr unVdc posit ivo, mi ent r as que SJ t' ~, menor Que ~1(1 ;t: la t (' n ~;] n medi e en elmo tor ser neg ativa , por supuest o s t.e es le forma en que el motor semaneja en senti do positiv o y negalivo La'" formas de once uorces de unceso en Que se maneje el mot or en el pri mer cuadran te se muestren en 18FIG.2.3.2.

Le operacin en los cuet ro cuecrentes se explice de la si guienteforme.

CUADRANTE

En es te caso Vdc es POSI t IV O yconlraelect romolr z del molor (Ve), de modo

62 ,

nl eyor que laque lo es postu ve

fuerzaEst a

situacin se produc e cuando el motor ~;e rnanej en ~;cnli d(t direc to con l~torque POSitiVO

1

.-1

le

/

-E di

I _/ i --dt:::-

l e

lo

( T ) ,

\f- ton ---)I,f- t off .,j~; TT7T.~7771E v,va

"' .. FIG_2 3.2 FORMAS DE ONDA EN EL PRII-IER CUAD' :ANTE .

Les formes de onda son como se mu es tran si el torcue es psouao.perosi el torque es ele vado jo e ie est arn en todo instante de tie mpo sobra elej e cero.

11 CUADRA NTE

Este s ituacin se prod uce cuando se freno regenero tiv omente almotor, Vdc es positiva pero menor qu e ve , con lo que 18 corrtonto lo e leson nsqe t ves mot cenoc Que el fl UJ Ode en erge es nece le fuente E y desdeel motor.

En es t e ceso les corr i entes de le FICi . 2.3.2. Qued en ubicedes bej o elej e cero ces todo el u smpo si el t orque de f renedo es pe queo ototal mente bajo cero si el torq ue es considerente

11 1CUADRANTE

En este cueorent e se opera cuando el motor se es t manej ando en

63 ,

'....

scn t uo 111 vc r s o, vdc es ms negativo Que Ve y por lo t onto lo es te mbi nnega tivo. los ronucs de once de corr iente queden ubiceoes baj o el ej e ceroy el cic ro de t robejo es menor QUO 50%.

IV CUADRANTE

Pere tr onnr el mot or en su n t tuo inver so se ut ili zo es tecueorent e .~ o que se requiere un t oruue postvo . Vdc se ajuste o UIl ver orrnenos negotivo Que Vc y esi lo corriente rnedi o se hoce positivo . El cicl ode treb ejo E~~; menor Que 50%y el flu j o de energa es desde el motor hectelo alimentactn. -

2.4, PULSUS UE CUU1RUl y TIEIII'U tlUERT O

los c trcu ttos pare di sporur l os di spositi vcs de pot encie de loschopper de dos ~ cuctro cuodrentes deben se t i sr er.er uno condic in muyespeciot. Deben garontiz(J r que el ONlg odo y encendido de dos dispositivo scomp lementar io s se ha ~l '') con un t iempo muer to ent re nmbns hecho s,Que qeren ticen Que 01 iniciarse l o concucctn de l di spositivo Que l/ el 6queder encend ido , el dsposttt vo cornu lement erl o est totetme ut e epeqcoo.Esle hecho se jus ti fico oor el ti empo ni to QlW r equi eren l os disposit ivospero apagarse, ( t d y tr en los trensrst ore s u q en los SeRs). [le no exis t ireste tiempo muer to, se producirio un ccrt octrcuto en lo ruente deel tmentoctn E con O1 ~ [12 en el ceso de clese D o (11 u [14 (02 -(13) en el. '. . ~clese C.

rl G. 2.4. 1 CORRIW l l : [l e Ul:r'-,.:o CON T IEIIPO UH:l 0

64,~~----- - --, . -

2.5.- CHOPPER POLlFA 5 1CO

Con lo i nt enci n de supl i r gr ondes ccrre ntes de car go, se puedenconect or dos (bi t stc cs), tres (t r i f si eo,) o mes chopper en porol el o.Es tos normalment e se operen desteseoos en 2n/n, sie ndo -n- el nmero dechopper Que se utili cen verres son los vente jes que se obt enen con estoopereci n Que se expl iceren en tIOS' o lo F!G. 2.5.1.

,.

vOl .: T~)777T//

,'; O ~"

l ~: ) .v03[;:1:1 :

J

)/

V(1 10/1/' '. .

JoSW3

v02 ve/

Sw'ZVD1 L

""i SW Ii ol~-:~ ~E

DI D2 D3

FIG. 25 .1 CHOPPER TRIFASICO

"I

IIl 'I

Codo uno de los chopper se conecto 8 \0 cargo o t ravs de unonouctencie L, por 18 QU E' circute lo/ ?,_ Los tres chopper operen con elmismo ciclo de trebejo dI? modo de pro ducir la mismo tens in medio desolido Vdc. Sin embarg o, det"do o su desfase de 2n/3, los errn mces decorriente Que se generan estn di? ~.f a ,:; a ,j 8 S en 2nn/3 entre las fase s, donde'n' es el nm ero de lo armnico De los armnicas generada s por ceda fase,slo en le que 'n' es de la forma 3K n ,6,9.. .) circulan por la carga pueses t n en fa se ~ se suman en el la . Pe". ot ro l odo. para n= 1,2,4,5,7 ,... eldesfase de les armnicas es 2n/:, (sec uencia posi ti va) (1 4n / 3 (secuenc iansqet i ve) de modo que estas armn icas s lo estn presente s en la cargatri f sica betenceed e oc const ituida por l os tre s .'s y 'no' la c8rgo .

Como resulteco de 18 expli caC in ent erior se ti ene que desde el puntode vista de 18 carga el choppE'r opera l tres .... eces la frecuencia real deoperacin, obviamente le s cor neru es ermrnr as (y las prdida s) sonent onces menor es. Desde su punt o de viste de los di sposi ti vos de potencie .estos operan 8 ms baje frecuencia por 10 QU , producen menores P8rdides ya su vez soportan menores c(lrn l?nl. e ~;

2.6 . ANALl5 15 DE ARMONI CA5

En los troceadores estuciecos, 1as tensjonE' 'S de se1H113 P$ i n formadaspor un pulso de ampl itud E y de ourecin ton Como el perodo de r&peli cin

65 .

1~3

es T, podemos representar 10 tensin de seudo por un o seri e de Fourier, siejustemos el eje del tie mpo de modo de tener uno repres entecin ti t revsde lo serie de cose nos se tendr !

co

vo(t)=Vdc' V(n) c05(n2Jl\ / T)n= 1

lon/2Vdc=( liT) r E di = E 10n/T

- l on/ 2

lon/ 2V(n)=(2 / T) r E cos(n2JltlT) di

- ton/ 2

V(n)=(2E/nJl) sln(n2Jl lon/T)

2.6 . 1

2.6. 2

2.6.3

En idntico formo 10 corrien te de solida io puede represen te rse por

10(1)=10 I(n ) ( os(n2 011T-o(n)

n= 1

l o=(Vdc- 'Ic)/ R

2.6.4

2.6.5

2.6.6

Obviomente Z(m) es 10 inw8donci., de l o ( or go 010 ermnico n\ y 0(0) essu ngulo de ello. Lo corren te de entr edo de l chopr,er trnLI1(n ~e puederepresentor po r Fourier. Por sirnpli cided se suponcre que el ripple de seridees despreciabl e, esto es si J::(J , lo=lo=lrn =lt'l , en tonce s, E'1 co~ t e n id oormni co tamb in viene dodo por 2 6.1 . \

2.7.- CORRIElIl r Il[ ElIlfUl Il/l Y l it TRO

lIneJ Iorrno tpico de lo corriente de entrado e un chopper clese 1-\ semuest re en la FlCi . 2.7. 1 Y corno ~;8 P llE~rj(~ notnr e ~: !.1 cornpuesle por unecomponente cont nue ln6s un fuert e conten ido ermnco. El t ranspor te deenerga ~:t: dellt? s olnmr.n t e n In cn rn llnenlc de, mientras Que loscornponenle:3 alternas slo producE:n prid os U cal entam iento ex trnen lo fuent e de ex i torin. En coso de que la fuent e de eneru io seo UIlconjunto de l'ol(~ r o':: , es t o ~: Ol111nic3S de corriente eceleren elcnvejecimtento de ello::, Poro evtor que las armnicos circulen po r lofuente de enen:o "E", :::(' utilizo no nnl::J lrnee un f iltro Le como t orntd(~ n :::8mues tre en Jo figuro. Lo opelocin idee] del fillro es que sl o 10componenle continua de i8 circule por le l nduc t enci e y la fu ent E! deelimen tuci n, I'nienlrl);:: que los wTnniuJs de corrienle c ircule n por elcepoct tor.

,

!, limc nlcin J,- L:~, L i l ie _...:-.L: J-'~-j~-7I ,- ' \'~: i e , dc ,

:L' 'T' /""I EL" -, II '

! J -8) Circ uito con Filtro

rIG. 2.7.1 C1 10f'f'EF: COII riLn:o DE ElITF:hDA

F' ~ r~ s3tisfacerl 3s eondc olt[,s de t ensin constan te en el capac t or ycorri enle u',ns lonle en el tudur. tor dlJronle un per odo, ser a necesa riout i l i zar va l or es poro e ~ L rn Ull qro ndps, lo que lJ.l erns de no sor 8corr6rni co'. '. '.II prcuco, (jCd.8 t torer!o drils l,i cornente 18 c ~r /j c l er slic8 djnflrnica delchopper, Ljn qU D s i l o coruo refjuiF'I}' un cutubi o oLrrupto de corrent e rnC' rj ifl,- -la correut rn8rJi[1 d(! 18 i rrducl onci 3 S8 tl81flClI'[ra ('n C8Intri 8r, Esle 'echopodra erec te r lmntrin 18s c(lndi cio /J BS de eslalri lidorJ del sistet,(8 del cualforme pert el chopper,

67 ,

FIG 2.7.2 11DDELD 'J( RARA EL FILTRD DE UHRt,DA

Los elementos L ~ e ~ 8 L,uE',jen e ~.c(lg E' r f.l v lun\.ljlj pere produci r elflujo de arm nicos por (tI que ~., dt' ~.8e, ~'lra E'~;'-O t'a.::.ta empl eer lere present ect n de FOllr1E't" p8rt:l j(, I:l l rrl(lIj el o eCjI.llvolenle mos trado en2.7.2., corno eorox irneci n ,:;e pl.e1je uuuzer ~. l(t le primere armnica ydeterminar b.E como el producto de e~.t8 armnica por 18 rnpedencteequivale nt e. El diviso r de corriente ent re L ~ e ~;irve pere est ablecer 18condicin de qu porcentaje armn ico se acepto en le bel.er e. De le s dosecuaciones result entes se Ije l.erminen L!:I C. t r o aspecto import ente enel dis eo o seleccin de L es que debe soporter le rnexnne corriente mediosin sat urarse. A su V8Z, el cepe cu or detle tene r une r esist encia seri eeou veren te beje y une especir tcerin de cor ri ent e acor de con el el to vel orproducido por el fuer t e cont enido ermru ro

2.B-CHOPPER CO N SCR's

Como se mencion en 18s seccione s enteriores. cuenco se impl ement antroceedores con SeR's, se detll? uti l i zar une ci r cui te ri e euxi 1ie r per e poderepeqer 8 l os SCR's que conrorrnen l o ~: -::'Nitches de potenc i e, Est ecircuitera extre re cibe el nombre de Circuito de Conmut ec tn Existe

un ver teco nmero de circuitns de conrnu t. eci n, que son cresutc ecos endistin t as formes por di si n1.0':: eut ore,:: , Si n erntll:lrgo , todos ellos pr oducenel mismo efecto sobre los SeR',::, 8::,1. 0 es, ru er zen 16 corr i ent e delnodo a cero y mantienen al SCR polarizado i nverso (Vak ,

,.~ .

(Cip) se muestra en la FIG. 2.8.1. en este cir-cu ito el funcionamiento sie mprese inic ia disparando e de modo de precargar el cepect t or deconmutacin a "+E". Cuando se dtspere el SCR principol para iniciar ton,no s1o la tensn E es op1icado a 10 corgo sino que se produce un semicieIode corri ente resonante o travs de Oc, Lc y Cc que inviert e la tensi n Ve a"-E". Poro epeqer o p se disparo (la con lo que lo corriente de cargo esdesviado por Cc y 0 0, mientras es to sucede, la tensin negat ivo delcapacitar es aplic ado o Op para permiti r el apagado. Por supues to locorriente de carga invier-te lo tensi n del cepector hasta +E nuevamente yes prepar-ar el prximo ciclo. Las te nsi ones mes impo rtontes del circu it oson como se ilustran en la FIG. 2.8. lb. El Tiempo de apagado (tqd)

+ (lp Ls$-vc -:L RsCs

EiD

+ 6

CM)O 1'0

(~

a) Ci r eui to

vq 2El \, ) t0 /, I T

ve l ' , ,. , ,E~ \ I )t-El 1

vOkf :i 1- --E r:-El t>

71Jt-'Ltqd

b) Formes de Onda

FI G. 2.S.1 CHOPPER CON SCR AUX iliAR

69 ,

I\'t

di sponible del '::;C R es une (unci n de 105 rorr ente de cerga yo Que est cetermneoe cv/dt

tQdo E CiI I'1 2,6,10

Le ec. par-e el t iempo dispomble poro el Bpagado del SeR prt ncpelmuestre Que el cepecuor detl8 -;::81ercion.3rs e de acuerdo El la mximecorrie n te que se des e~ conmu tar. Algunos autore s denominonconmut acin por ten sin El la de este circuito pues una t ensi n apreci obl ees epl lc ede en torrne invers a en el SCR

Un circuito de conmut acin muy popular para chopper Que usen dosSCR' s en serie (clase B) lj 1.8mbi~n para i nversores, es el de conmul oci n

Mc-Mu rrey Que podra ser clasificado como de corriente. Su ven te je radicoen Que la misma malla L-C es ut il i zada para l a conmu t acin de los dosse R's pr inc i pol es, El C1CClJlt O, Que se ilus tre en 13 FIG, 2,

INTROOU Ce 1ON

Los Inverso res son circuitos conversores Que estn ett ment udos ende y su soli do es en oc. Algunos de sus aplicaciones en potencio msimportantes son; el control de motores ec, fuentes de poder noin lerrumpito les (UPS ) y celentemtento por induccin.

Lo ciesut cect n ms comn de los inversores se basa en su modo deenrnentect n.

1.- AJ imentodos por tens in (VSI) son equenos en que se uso unofuenle de tensin continuo poro eimenter 01 inversor, 40 seo unobeterIe o lo tensin de solido de un recu cedor.

2.- At ment edos por cor r ie nte (esl) son los inversores en que 10entrado es UIlO fuente de corriente contro leble rormede por un 1620con reeltmentecn eu mentedo por un recun ceoor conrnledo y unoreectenc e oere suavizar 1C1 corriente. Los eSI son useoos cestexclustvemente en el control de motores oc.

Tambi n es usuol ctesuicer o los inversores de ecuerco o si operen enfrecuen cio constante o verieble, st endo los de frecuencia verteble los mescomplejos. Eslos l timos son usedos en el centro: de motores ec ya que elmodo mes poderoso de controter lo velocidad de un motor oc es vertnnuo10 fre cuencio de olirnentocin. esqrecteuemente 01 verter lofrecue ncia de le exit ect n , t embt n es necesario ver ter la magnitud de eiloporo es mentener 01fl ujo constente, lo que hoce el conlrol mes compl ejo.

Po ro variar 16 tensin ~ frecuencia de solida de los inversores se hendesorro llodo besicemente dos modos. En el primero se monti ene une formode once o lo cuel se le cerobte lo rrecuencte con el inversor y lo ernp u tuocontrolondo 10 tensin de ol imenlocin dc del nvers nr. En elsegundo m todo se ment ene 10 ten sin deolimentoc in constont e y01 cernbter lo frecuencia del inversor t ornbin se camb e lo formo delo se ol pere es f controlar su volar es tos mtodos se denominen P'w't-I ~, -existe un sin mmero de I rmules poro su implementacin. Es importentereconocer e esto euure que estos lt imos mtodos, que son los que poseenmayores venta jos, se hen ceserro 11 eco gr~c i os a lo eperein deTronsistores de Po tencio y GTO's de ett e velocidad y principol menle a lo

71

(~

evolucin de computeoores, 4a Que su implementacinn si n stosresultar a de extrem o cornple jided.

Lo s inversores utilizad os en celenterniento por inducc in sonmono fsicos 4 besedos normalm en te en SCR's Que operan con conmutoci nneturel. Los util iz ados en UPS operen B rrecuenc!e constente 4 debenprod ucir seales de be]o distorsin, norma lmente est n elimentedos por unbenco de baleros y su (uncin consiste en proveer energa duran te losce ides de le red oc.

En resumen en tonces , le funcin de los inversores el producir unoseol elterne de t ensin o co rr tent e con requerum en tos de dis tors indeterminados por los exi gen cios de lo cerqe. En Jos inversores constru do sh04 en da, se pref iere user t renststores de Potenci o y GTO's sobre SCR's,ue Que esi se evito el ctrcui to de conmul oc in. Exi st en variosexcepciones o lo enter tor, como es el coso de cargos resonen tes encetentemiento por induccin en que la mismo cerqe produce le conmulocinde los SCR's

Estos epuntes ponen especial nfasis en los formas mes populerss delos inversores para epl cectones de rnediene y alt a potencio, especi almenteen equellos utilizados poro el con trol de motor es. Bsicamente se estudiesu operectn, modos de con trol Dore operar con frecuencia y tensinvor teb le . Aunque ces todo switch de potenc io ut i l t ze snubber, estos noson most rodos.

3_ L INVERSORES MONOFASICOS ALIMENTADOS POR TENSI ON

Esto s inversores cons tituyen lo bese de los t r ifs i cos, sus termescircuit el es son las mismas que se usan en los chopper pero se menejen demodo de no producir tens in de sel lde de sino sl o ec.

INVE RSOR SE~lIP UHITE (ISP)

Lo forme de ISP se muestra en la FIG. 3.\.\. 4 posee dos interrup torespr inci peles (1 1 4 (12 Que determi nen lo t ens in en le cerge. Losint erruptores se represen ten por transi st ores pero pueden serirn plemenlodos con GTO's o SCR's con un circ uit o de conrnutocin. Elestado de los swrt cnes, que operan siempre en f ormacomptementerte", determina lo t ensi n en la cerqe. Cuendo 0 1 estencendido le tensin en la cerqe es E/2 Ll si lo corriente io es positi vo,- -entonces, ci rcula por (11; de ser neoe t ive, entonces, circule por Dl . Pere

72 ,

producir el ciclo neqeuvo se enciende Q2 1:1 lo tensin en le cerqe ser- E/ 2, en este coso. Si le corri ente es pos t i ve circulo por D2 mientras quecuando es negativo lo hoce por Q2.

E/ 2 DI

(~- VD + io .. .1., IVCARGA vo

\ -.. 00 -E/ 2 io tV(m)si l1 (rnw t) TD2

8) Circui to b) ~l o d e l 0

FIG. 3.1. 1 INVEF:50R SEMI PUENTE

t

COI"g8 R pura

vo ,E/2

/',;;: 1:- /.-E/2

~.

( Ti2 >1< T/2 ,.', Iio

Cargo L puro. ..." .

' iq2j,,:'i ./-.,...-

lo

tq I') 1 1;: /id2

id1 .>iq2/

io ~tqd~

1:i d2id 1 -,

iq2FORMAS DE ONDA DEL INVERSOR SEI'lIPUENTE

iQ1

FI G. 3.1.2

73 .~"er:::I::3;:;.:::;r-~Dr:L"!'t':"--J[","""",, . ."':cta..=......-..------. ,.~. _ _ ._ .... _..., ~._ ..__

Un onlis is de Fourier de lo tensin de solido nos llevo o concluir Quesi el ciclo de operacin es exactamente 50X, ent onces, no exi st ecomponente cont nue en lo cerqe y vo puede expresarse por:

vo(t)=! vtn) sin(n21l1lT)n=1

V(n)=(Elnll)ll-cos(nll)]

201

vo( t )= ! 12E/nlll sin (n21lt / T)n= I

n=I ,3,5 .... . 3.1.1

La expres i n 3.1.1. muestra que la t ensin de sal ida del ISP sl o poseear mni c as impare s y de amplit udes fi j as, esto se debe al tipo desimet ra que posee l a seal. La FIG. 3.1.2. muestra la r espuesta decorri ente del circuito para distint os tipos de cerqe. En el caso de car gasRL, Re o RLe, las form as exactos de coment e dependen obviamen te de losvalor es en la cargo y de 10 rel ocin ent re la rrecuence del inverso r y lo sfrecuencias de l o carga (constant es de tiempo y frecuencias deresonence). Si bi en resulte nor-malmen te complicado evaluar exactamen telos rormes de once de corriente en lo cerqe, es to se puede hocer conbes tents preci si n si se utilizan l as armnicos mes im portan tessolamente . En este caso io(t) se obtiene de

00

io(t )=! V(n)1ABS( Z(n))1sin(n2nt/T-(n) , n= I ,3,5,7.. .... 3.1.2n= l

Z(n) : Impedancia o la armni co "n" .

a(n) : Angulo de 10 cargo a 10 ermn ice "n"

Del coso con cargo de cer cter cepectt ivo, en que la cor rient eecelente a l a t ensi n, puede concluirse que l os in t er r upt or es prtnc petesQ1 Y Q2 no neces itan el poder de apagado, ya que son conmut ados enformo nat ura l por la carga, de modo que un inverso r di seado Dora operaren esos condiciones puede ser implementado con SCR's sin circuito deconrnutec n, Los di odos del ci rcu to cumpl en un pape1 Iundemen te1 en l ooperetorie del inversor cuenco los cerqes son complejos, y no sonnecesorios si l a cargo es resi sti va pure. .

------ ---_ ._ - -- - - --- "_._---- -----_..------_..__ ._.- ... --_...

INVER SOR PUENTE (IP )

El IP rnostredo en I~ FIG 3. 1.3. no requiere de une fuente deolimenl ocin dtvidtde, pero utili zo el doble de los componentes de potenci oIel como se ilustre. Est e ci rc ut t o puede ocerer en idn ti co forme 01 ISP;poro esto beste con ecu ver e lo vez l os dispositivos imperes y luego lospores , como consecuencio lo formo de ando de tens in en lo corgo esidnti co e l e most rece en 1~ FIG. 3.1.2. con l o excepci n Que le ampl itud del o seal se elter ne es entr-e !E en vez de !E/2. Cuando le operecin escorno lo descri to, se denomino oper ecin "s i n t ensin cer o" yo que yo( l)nunce adopt e este valor.

La venteje de est.e circuito es que cuando se opere "con ten sincern" se puede cont rol ar el valor de l o t ensi n de sol ide y su contenidoermni co. Le operac in en este modo de control se explicer en base e loQue se denomi no mo dulaci n de puls o ni co, aunque cuelqui ere de losmtodos Que se expl cen en l e secc in de control de tensin es utili zabl e.

, +"10- , G 'vo- JEE ' 0-' E-

a) b)

+\10- +vo-E E e' 0- 1- E',

d)C)

FIG. 31 .4 CIRCU ITOS EOUIVALENTE S

75.

l o operecin con tensin cero se icore controlendo los swches depotencie [11... .[14 de modo que se activen los cueiro circui tos equivelentesmcs trodos en lo FJG. 3.1 .4., en o se muestro el circui to cuenco estndisparado s [11 ~ [13 de modo que la tens in rle solido es +E. Per e producir

tensin cer o en la carga se mantienen activos [1 1 y [12 a [13 y [1 4 como semuestro en b y d repect ivernen te y r inelmente, pere producir lo ten si nneqet v e de - E se dsperen 02 y (!4. La operacin secuencial e- b-u-d-e .....de estos circuitos equivalentes permite creer uno te nsin de so lide de"tres ni vel es" +E, O Y -E como se il ustr-e en l o FIG.3.1.5. En est o seo l el

t

"' ~aE

>1 --,

T T,

- -E 2

FIG. 3.1.5 FORI"IA OE ONDA CON PULSO usrco

valor RMS ~/o lo ampl itud de la armni ca Iundemenlel se puede controlar agusta cambi ando e l an cho del pu lso ( a). Si bien b o d bes t en pera crearla tensin cero, es usua l uttzer et t ern ecement e ambos; de esto formo losrequerimientos de corriente de los dispos iUvos es s trni ler. En caso deusar sola b, los dispositi vos que formen ese lazo deberon t ener mayoresespecificociones de cor riente que los cems dispositi vos .

En cual qui er o de l as ci r cuitos equ vetentes. la tensin de sali do esf or-zada par los dispositi vos di speredos [11 , 02, Q3 Y [14, sin ernberqo. locondu cci n de l os di spositi vos depende del sentido de lo corr tent e en lo

carga , por ej emplo en a, si la corriente es positivo O1 Y 03 est ndispa r-ados y en conduccin, pero si ' lo corriente es negotiva losdispos it ivos en conduccin son O1 Y D3. Lo rni srno es vlido en l os otroscir-cuitos equiva lentes ,

Las formas de ande de t ens i n y corriente par-a una cargo f uer- t ernent e

induc tiv a y los das modas de operacin se muestren en la FIG 3.1.6.,tambin se ilustro las sea les de control ~ los elementos que as l n en

conduccin.

70... ~

I

3.2.-INVERSORES TRIFASI CO S ALIMENTADOS POR TENSI ON

_.

INV INV - INV1-

f-:'" II'J (11 1lJ (12 ID a3

E Puent n Puente l Puent eU ~mo b e

o) Inver sor Trifsieo Puente

0 1- DI [13

~E

-\t iB04~ 06- 02

D4 [16 [12

I IF I (o) F? (tr) F3 (el

b) Invers or t rtrestco Semi puente

FIG. 3.2.1 INVERSORES TRIFASICOS ALlIIENTA[lOS POR TENSION

Le oper aci n uesr esoue en 211/3 de tres i nversoresmonor stccs es l o base de l os in versore s trifsi cos. De l BS dosconr tnurect ones Que i ncluye l a FIG. 3.2.1., la f ormado por t re s seccionespuente (a) es l o ms pocerose de le s dos por le s dtst tntas formas en Que se

77,

puede operer el puente ~ les po~; i t' l e s conecciones del truns forrnedor. Elgron nmero de componentes y su olto costo'lo hoce poco etroc uve y esmenos useoe Que le; configuracin Semlpuen te. Cuando los puentes se usenproduciendo une seet de pu lso ni co ~ el encho del pulso es 120.entonces, l os tensiones en t re I iness son como los mostreces en 3.2.2. Loexpresin generol pera l o tensin de codo fose se puede escr ibir de lo

. ecueci n 3.3.2. Que se encontrar en 10 seccin 3.3., suponiendo un trerocon relacin unitaria se ti ene.

lla = ~( 4Elnn) si n(nn/2) sin(n3/ 2) sin(nwt)

llb =~ (4E!nn) sin(nn/2) sin( n3l2) sin(n[wt-2n /3 J)

llc =~ (4E! nn) sln(nn l2) 511'1( 1'1312) sin(nlw \ ' 2n/3J)

11 = 1,3.5 ,7 .9 . 3.2.1

wt

wt

wt

- E 1:;, , , n , 2nl, , , ,, ,, , , ,I ,I I

, ,I , ,,I ,, , , , , , I, , I I,

vr-, 2E, , I , , f-, , , ,1 , , ,

f- , II .,,

2'n;'n , I

Be

(lb

BebE

FIG. 3.2.2 FOR~IAS DE TENSION DE LA CONFIGURACION TRIF ASICA PUENTE

y los tensi ones ent re lneas sern, entonces, 10 diierencio ent re losle nsiones de fose pare l a coneccin estrell a en el secunder o:

eab= (4E!n ) 5in (3/ 2) (sin(w t) -sin(wt-2n / 3))

' (4E!3n ) 5;n(3n / 2) sin(33/2) (si n(3wt) - si n(3wt - 2n))

' (4E!5 n) sin(5n / 2) sin(5312) {sin(5wt) - sin(5wl-\ on/3))

32,2

--"'-~" ._.._- - 7R.

Esto expres in en Four ier poro los tensiones de l ineo mues tro Que todoslo s "Trt ple t as" o armni cos del tipo n=3m (rne1,2,3...), se cancel an o losol ido del trero de modo que no existen en 10 cargo. Es esl como IDarmni co in deseable ms boj a en 10 cargo es l o quinto, lo s otresexis t ent es son lo sptimo, onceeve y es! sucesivamente. En qenerel , l osarmnico s que exi sten en esto coneccin son de l o f ormo n= (6k ! 1).

Lo ampl itu d de lo fund om entol es contro labl e con el encbo de pul so oy vi ene dede por 3.2.3 que muestro una retec n seno dei entre 16 emplit udy el parmetro o. Cabe por l t imo not ar que poro ol gunos vol ares detensin de solido (fund amental) t embie n se cancel orn al gunos otroserm n ces . por ejemp lo , pere 0=2n/5 no exist ire le quin to armnico.

206

V( 1)=(4 /3 Un) sin (012)

CONF IGURACIDN SEMI PUENTE

3 2 3

Por su simpl ici dod y bojo costo esto confi guroci n es lo preferido sobrelo yo anal iza do, especial mente en el cont ro l de motores oc, donde 10vent aja principa l del grupo motor oc inversor (que es el costo), se perderlefrente o un grupo besedo en un motor de.

,Normalmente cuando el i nverso r opero o bajos frecuenci as, el contro l de

codo uno de los tres romos del conversor se hoce por rnodulocin senoidolde encho de pulso , tal corno se expl ico en 10 seccin de con trol de t ensi n.Sin embargo, en el renqo de frec uencias eues, 10 ope rectn pre ferido escomo se muestro en lo FIG . 3.2.3. Esto pero muumiz er lo contidod desw i t cl1eos de los disp ositi vos que aumento l os prdi das del inver sorcuando se opero en elte s frecuencias. En esto oper aci n codo romo operocon un cicl o de trebej o de 50% pero desfa sados en 1200 como se muestro.Este tipo de control genero tensiones entre lneas que son de tres nivel es ycon pulso ni co de 1200 corno se ilust r o.

Si l o cargo es balanc eada y conectado en estrello , entonces, l os t ensi onesde fos e en codo uno de l os sei s secci ones que f or man un per odo se puedenencontrar en bese o circuitos equi valent es corno los mostrados en l o FIG.3.2.4. Que ortptnen les tensi ones de (ese neutro temt'n mostrados.

79._ - -- - -_._----

T!2 Ti t, Ii t,2'b71 "i t,4

et c.vab

I I

I

. -1..... . .. . . ., E '

">1+ , / / /// / j

Ybc

vca

zzr,

1/7 /.'// V//// / / (

FIG. 3 .2.3 FOR~IAS OE OND A DEL INI/E RSOF~ SEr'l lPUE NTE

'E!3- ' 2E!3-8 ""',

E 8+E/3 -El3'

E t, N b ti, ., ....! i oN ' :_.,

e - 2E!3 ' - El3''. ,t: , e ' c.

a) Circui tos equi val entes

wt

vt

"E ~

,, ~, , rr 2n", , ,, ,, ,

I I, , I

I,

I,

I - 2E13,

I, ,

I I El3 , ---, , , ,,e-

I I

FiG.3.2.4. FOR/'IAS DE OND A CON CONE CCIDN "V" EN LA CARG A

3.3. CONTR OL OE TEN5 10 N y CONTENiDO A RH ON I CO

Uno necesidod importonle de los circuitos inversores es el poderalterar lo tensin de solido, yo seo 10 amplitu d de lo fundamental o elvelor RHS de lo lensin. En oplicociones de control de mo tores oc porvoriocin de frecuencia del inversor, este aspecto es sumamenteimport onte poro poder operar con flujo constante. Si esto no se respetara,los corr ientes crecerin enormemente 01 disminuir 10 frecuenclo debi do o10 menor impedancia del motor. Es ms, en aplicaciones con rongos defrecuencia de 101 I o ms oltos, odems de disminuir 10 ten s infundomentol en idntico proporcin, debe cuidorse lo existencio de losormnic os s upe ri ores Que producirn fuertes corrienle s yconsecuentemente prdi das y calent amiento extra (el enfri am iento delmotor es peor o boj os vel cc tcedes),

Si un motor opero o 50 Hz, los armnicos mayores Que 10 tercero sonpoco importontes por lo impedoncio del motor o esos frecuencios, sinemba rgo, si opero o 5 Hz, entonces es los ormnicos s producirnimportont es corrientes.

Por supuesto el control de inversores es muy distinto en oplicocionesQue operon con pequeos vorioc iones de frecuencia comparado con aquell oscon relocin de frecuencias grandes. Los exigencios en el control de losUPS's Que operan o frecuencia constante son menores o los del controladorde un inversor poro un motor oc con variaciones de ve locidad del orden de20/1. De hecho, en oplicociones muy exigen tes tonto en el rongo defrecuencia, corno de contenido ormni co, es necesar io combinar algunos

. de los tcnicos Que se descr iben en los siguientes prrafos, lo quecomplico el circ ui to de control.

WNTROL POR YARIACION DE TENSION

Lo tensin de solido de un inversor se puede conlrolor fcilmentemanteniendo los formos de ondos fijos y voriondo 10 tensin deol iment ocin 01 i nversor; con esto se controlo lo amplitud de 10 tensinde solido. Los dos formas ms comunes de implementar este control semuest ron en 10 F1G. 3.3.1. YQue consis ten en olimentor 01 inversor con unRectificodor Controlado o con un Chopper. Este ltimo coso se puedeuti lizar con un puente de diodos en coso Que lo alimentacin seo oc odirectomente de un set de bo terios.

ocE INVC

L

Fi llro

O fo) Al l mentocl on con un Rectlf lcodo r- tcntro reco

oc

oc

- - r--

*L +

- ~ E INV f-de Cf -- - f--

l'Filtr o

'l'

oc

o f

Eb~de

+

E INV oc

o fb) Al mentecton con Chopper

FIG. 3.3.1 VARIACION DE LA TENS IDN DE AlIME IHACION

En l os configura ciones mostrados, el cont r ol de tens i n en lo solido ocno se rea lizo en el invers or mi smo, sino corno se obser vo de l os f ig urases te se logro control onda l o t ensi n de solido del converso r ec/cc o ce/ ceQu e alimento al i nversor.

CONTROL POR MODULACION DE PULSO UNICO

Lo modulac i n de pulso nico es aplicable o Inversores const ruidos enbese al inversor mono fsico puente, ya Que requiere le util izacin de tre sni veles en 10 tensin de sali da, +E, O y - E. Lo t ensi n de sal ida eneste caso es como se muestro en 10 FIG 3.3.2. Y el cont r ol se l ogr o var i andoel encho del pulso o.El enllsis de este forme de tensi n en Que el eje deltlempo se he aj ustado por o Que lo sumatori o de Fourler tengo slot r minos seno es el sig ui ente;

~2 .

-..._--------- -

vo(wt)= Y. yen) si nnwt)n= I

211Y(n)=( 1111) [vo sin(nw t ) dwl

O

yen) =(4E1nl1) si n(n1112) sin(nal2)

3.3.\

3.3.2

Lo expresi n 3.3.2. muest ro que los orm nlcos presentes son sloi mpares y que se van el l ernendo de signo (fose de 160). y que odemsdecre cen rpicemente con el nmero ermnco n. Como se ve en 10 FIG.3.3.2. lo erm n ce ms importonte es 10 t ercer o. que es muy fuer te poro600 y 1600 Y que cesecerece poro 1200. Este lt imo hecho hoce quecuenco se desea uno formo de ondo s in tercero ormnico, se escojo unoformo de onda con 3=I 20

MODULACION DE PULSOS MULTIPLES

Lo modulocin de pulsos mltiples es uno extens in de l o tcni ca demodulocin de puls o ni co. lo di ferencio reoice en que duronte el semici cl oposi ti vo so rncouten ver tos pulsos si mt r icos posi ti vos (normalmente msde nueve) y lo mi smo se hace dur ant e el seml ci cl o negativo. Cuando el,nmero de pulsos es mayor Que nueve o diez. el conte ni do armni co se

vo

E

IE-Tc'll ~a '

TN=-)9I

r(;-Tcr-r-

,r-r-,,,

I

1 T/

2 - L- -t

1/3 _.. . . _~~n=3

1/5"~n=5

Comportamiento de l as t r es primero s armnicas .

FIG.3.3.3 SEAL CON MODULACION DE PULSOS MULT IPLES

83.

" ".

compor ta en forma l ineal como se muestra en l a FIG. 3.3.3. Y que si gnificaQue pore cual qui er t ensin fundament al de salida, el por centa j e deormnicos o di storsin armni co es cons t onte .

CONTROL POR MOOULACION SENOIDAL (SPWM)

La modulacin seni odal es uno de l os mtodos ms populares en elcont rol de tensi n para in versores. Es apli cabl e a in verso res puentes ysemi puent es y mes an, o ot r o tipo de conversores. s stcemente estomodul acin se log r a comparando una seal t ri ngular de f recuenci ar elati vamente alto (llamado normalmente Carri er) con uno sealsenoido l de ampl i tud var i abl e y frecuencia (fm) igua l o la f re cuencia quese desee a l a salida del i nver sor . Como se ve de la FIG. 3.3.4 Que muestraest o modulaci n (el caso most rad o es para el puente) , el r esultado es que a10 solido del inversor se observo uno seol Que tiene uno fuertecomponente de f r ecuenci a igual a la de la seal modula nt e. Adems l aamplitud de l o fundamental de sal i da es proporci onal o l a de l a modulaci n.Si l a rela ci n entre la frecuencia de l a seal Carri er (I c) y la de l a sealsenoi dal (tm) se mantiene mayor que nueve, ento nces, no eper ecer snarm nicas ms baj as que la novena. De hecho en el espect r o de l o tensi nde soli da eperecern pr i mero armnicos de rrecuencte fe. Lo ante r i or esvnoo s y sl o s se manti ene l a amplitud de la seal senoi dal (Arn) menorQue Ac.

ELl MINACION DE ARMON ICAS INDESE ADAS

Esto es uno tcnico que se empleo cuond o se deseo Que en lo se ol desal i da del Invers or no exis tan cie rtos armni cos (normalment e Jo s mesbaj os). Si se ti ene una fo rm a de onda corno la de l a FIG. 3.3.5, que ti enesimet ra de 1/ 4 de ci cl o, l os tres snqul os de Quiebr e de la sol i do (a l , a2 ya3) se pueden escoger de modo Que l a seal "no contenga" t res armni coscual esqui era.

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dFIG. 3.3.5. SEAL CON SIMETRIA DE CUARTO DE CICLO

2 12--

del Inv ersor

Sea 1 Nodu l ant e

Ca r r e r

II I II I I

-i / f C~I I

: II I I I I

I I+ E/ ~ 1-". ~( _ ~ I I 1-Sj'1 i da.' .... .. l J I

I.\ V ~"' :'j~F u n d m ntalv.. , .. Xl " ' 1 ~.

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AcAm

-, o::.~"

'"- E

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FrG. 3. 3. 4 . MOOULA Cr ON PO R SEAAL SENOrDAL

85

Lo ompli lud Ede lo seal sirve eutonces, po ro controler la ampl it ud delo fundomenlol. Tamb in puede escogerse los ngulos poro Que se oblengouna fundame nla l de cierto valor y se eliminen "dos" armnicos.

En general, si se dispone de "m" ngulos por cuarto de ciclo, se puede:

1.- Eliminar "m" armn icas y no tener control de lo fund amental sino otreve s de E.

2.- Eli minar (m- I)" errnomces indeseobl es y tener conlrol sobre lofundo me nlal con Econslonle.

3.- Op ti mizar alguna cifro de mrito como lo. distorsin o sume torle deciertos ormnicos.

3.4_-INVERSORES ALI MENTADOS POR CORR IENTE

L-

tu,

- ) i2->. 'V

I 21'1-

lJI

lJ2

lJ3

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>on off

\ :'7 C 7 ,S~ ::7 i3

I~

:-

incl uyen en l a FIG.3.4.5. La conmuiect n del Ase" no es tnstent sneedesgr oci odomente, y duron te lo conmutoci n exi ste un per odo donde loscepect tcres modif ican su tensi n heste lo gror un nuevo equi l i bri o. Esto esuna de l os debilidades del ci rc ui to ya Que lo vel ocida d de oper acin se vesever omente limi t odo. Por supuesto Jos copocitor es deben escogerse poroproduci r el ti empo de opogodo necesor i o en los peores condi ciones decor riente, Que es cuando la corriente es mxrne.

T

I

T/6

1I h-,: Iloo L-- - - _ -71-h==:::::Jli2~ ; h [~i 3 1 : H i H: I t )

' 1 1

IQ:

7 /b

AI~UHHO DE ENERGIA CUN LA APLICACLONDE

CONvERrIDORES DE FRECUENCIA

i---,PL .f. C'~C.I UN = BDMBA CENrRIFUGA

uo ... M

F"I G.l

v'Al"ULA

EL GAS-rU (Q) ES CONTROLADO POR LAPOSICION ULREcrA DE UNA VALVULA ENLINEA CON EL SUMINISTRU DE AGUA COMOSE MUESTRA EN LA FIGURA 1_

1

ES "I-~ SIS"r E MA ~S UNA F O R M AR ELA.-IVAMENrE SIMPLE DE CDN-. - .~OLAR ,PERO -r I E N U E A S ER MUV I NEFI C IENTE VC A R O DE O PER A R COMO SE MUES TI~A E N LAFI G U R A 2:_

H51!i.TrMA,U I,/ L " .t.O

' 1$1'i H 4

~ ltE6UtAbJ

1 ... '

2/8

UNA OBSEHVACI0N DE L A SCA'.:...((-'H':': -I ' E H 1 s, 1 CAS DE:.: UNA BOMBA ,MUES'-I~AN UUE L A E J-- 1 e 1 E.Ne 1 A t"~ GAST o (Q) REDUCIDO, ~s MUCHU MAS GRANDE A

V E LOCIDAD REDUCIDA POR "-AN'O LAEN~F~G1 A po-r- ~NcIAL AHORHAUA E SCUNe.1 U~I....(A8LE _

H

80

RPn

G.l} x }

O.7"n

Os. "0. "'1 .."

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APLICAC1UN DE BOMBA CUN t~R~SI0t~CUNS -'-AN' E.

r-IUI..... :I. -. UI~l:::::..{41--.l LA-1 HA V l::::o DI=.. U 1'-1

( P'-

~~ EMPLU U~ A~L 1 CAC1UN

UNA PL A N' "A S U M 1 N I $' R A U U H A D E AGUA ~SAL1M~N'AUA PUR UNA BUMBA C~N-1HIFUGALA CUAL E S CUMANUADA POH UN MU'-OR D~1NUUCCIUN VE 4 00KW_~S-I"A CURRE CUN-'-INUAM~N-I -~ 24 HRS_ PURUIA l~URAI~-I ~ L U S 365 UIAS D EL A~U _

NUHMALMEN1E LAVELOC~UAU rl~A CUN01::.. G?-'S 1"O (Q > A -1U E. V {-\ L V U L AE5- 1 '~:""~l5IJl_{-'C 1 UN _

BUMBA CUHHE ACON-IROL DE DEMANDA

RAV~S V~ UN S1S'"EMAM l::::CANICO VE.

UNA t'4 L I -E R N A . " 1 VA LH=::L S 1 S, t:::: M A VE:::: BOMB~U~S CUI~S "I"UE'~AH UNA I~H~SI0N CUNS-IAN'I ~ Ul=.L GAS TO VAI---.(IABLE SI ENl.>UHEALl_ ~AL)U I~UH ~L USU U~ UI~CUh.I T 1--< U L t'-' U U I:"( . p 1 oa .. CUI'I -' "I--.tUI _AU U PUR UI~ClJI'IV l=..I"'( ". 1. UUf..:..( DE t--:-- '-'U:=::CU~NC 1. A _

c.o....,tP.r._

c.F.0-3eov~~ ~bd~

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6 I-H..:.l:S A 10 rn3'/ In j _ In? I-tRS A 2 0 1TlI::3 ,/ In.i. .-.1~ I-tRs .., ~0 01::::J ,/ 1"11 i In6 1-":..tS A 4 0 013,/ rn.i. In

2 ZA

(I-t > = 4~ _ :::> olt='tros

DA ' "US D E L MU ". U I-.( =

400 KW / /

E~ 1CI~NC 1 A U E L MU 'I UI~=

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CAPAC~UAl~ I~L)M ~NAL=

P I~ l::C 1.. U

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= US~~0 _ 1 2

PU '-ENe ~?-, < I 7 *365 6*365

GAS fU (m3/hl ,+l) *b 0 30* 6 0 20 *60 10* 6 0

Kg/m3 1

SLs-rEMA C O N C ONVERrIUOH V E F R I=-C UE N C I A

HORAS DE OPERAC IDN 6 - 365 5 --365 7 *3o~ 6 *36:5

GAS TO ( m3 / h) 40 *60 3lJ " 60 2 0 .... 60 10 "613

Kg / m3 0 . 2 7 7 0 .27 7 0 . 2"77 0 . 2 7 7

CA RGA ( m 1 4 5 .5 4 :5 . 5 4:5 .5 4 :5 . 5

9 {m/ s e g 2 l 9 .8 1 9 .8 1 9 .8 1 9 .8l

t::. f. BUJv lt;3A ( 'l. ) 8 3 8 7 .::J 8 1 60

l:::F . no r UR

K t.-Jh ,/ V -M- C O S ' - O K W h

0_ 1 2 341 _421

S..lSrEMAFRt:=:CU -=:NL: ~ ?-, : C UN CUNVERr~L>OR

USo,!! 258_639

us!.. 82 _ -/ B 2

CUS'U D~ CAP 1.. , AL ,/ ('-=\HUHH:Q ANUAL

100 _000 ~ 4~0 ,/ 82 _7821 _2 A O Sot:.38 Ul..AS

NU -IA : PARA ~AC1L CALCULU~N~HG ~ A , C1~H-IAM~N-I~

u.-a :1 - .. 1.. .:.JU {..:'\Ll.::iU'''US t --?=H ":; - I U 1:(1:=: 8S~I~ CUI"S:1U~HAUUS ~AHA

t=.V{-\LU {~ C; 1.. UI" _

9

1...)1:=: AHURRU DI:::..UUE S E HAI"

Q U t:::.. U E.. B E::::.HA......U NA CUHI-.U =::C ' A

APLLCAC IONES DE CUNVERrIDORES D E

FR ECUENCIA EN PROCESOS

Prep a rado p or: Ing. Carl o s Re p e nl,ingLovat o Lati noa me ri ca S . A .

\

2Zb

INTRODUCCION

O BJETIVO GENERAL:

ACTUALIZACI ON DE L E S , A D O E N QUE S EE N C UENT R A L A "ECNULUG I A ~ A F~LICADAA CUNVEH'I D OR E S V E F HE C UE NC I A

,

E V D L U C I O N D E L AAPLICADA E N LUS C _I~ _

-I- E CNULU G 1.. A,.

PHINC IPALE SC _ F_

V E L US

~SPEC IF I CACI ON 'ECN IC AADQUISICIUN D E LU S C _I--_

L f-'\

ANAL 1. S 1. S ~HAC ' 1 C U U t=., "'~'I -tUt-

CONCEPTDS

R EGULADOR DE V ELOCIDAD

VARIADOR DE V ELOCIDAD

(.:.;UNve-r-.l:' 1. vur--:.(1- t~l=:.CU t.=.Nc: 1_ A

1. N V EI4:' E H

/ CUN VI=,..-

E VOLUCION '-~CNOLOG I CA IJ ECONVERT"IDORES DE ~I~~CUEI~CIA

PROCESOS INDUSTRIAL~S=

BDMl:::tAS

C:UM'.:..JoI~L=:SURES

e 1 N"l"AS 'RANSI::>OI~"l(-'\I:.) C)I~{-'S

PUENTES G''':-'':UAS

,

(JPEHAC 1 UN ve.: LOS MUI Ut~I=:S ELEC' t~ 1 COS =

CON'-HUL I~ EHI:~C"U V ~CUI~LJI-I~CU r~CUALWUI~t~ VELUCIDAU U~SEAOA, O~SDEI':'EI~USU l--t {--"\S' {--\ VE.LUC 1 01"-\0 I~UI"'" 1 ......U -'I_ _

CON-rROL~S DE V~LOC1DAD

Af~L1CAC1UN D~ RESIS'ENCIAS UHMICASEN C1HCU1'OS VE ARMADURA DE LUSMO' "OHES DE C_C_

CLJ~I'ROL VE COHI~IEN'~ D~ CA~II~U E~II-IU'OHES DE C _C_

HARRV WARU L~UI~AI~U

~~ALIZA U NA D E L AS MAVUR~SCUN ' -R IBUCIDNES A L UESAI~RULLU D~L U S ~QU IPOS EL~C'RICOS D E COI~'ROLI..> t::: V E L OC I D A D_

M1 G1 M

C U N -r RO L D E V E L eJ e I I::}f4l1::> .. Wf-'\ I~U-LEONAI.:...l: L> 1896

CUNBINACI0N VE DOS FAC~ORcS

I:=.:L T 'If:..t:lSTOR

EN EL AO 1956 APARECE ELPRECURSUR DEL MOD~RNU '-IRIS~OR_

EN 19~9, HAPIDAM~N"E SE ~X'IENDELA AI~LICACI0N DE LOS ' "IR1s-rORES ~NH~C"1~1CAUUI~I~S CUN-rROLADOS,1. NVE:.:R" E:HS,. E::"C_

MU "' UR l.. NUUCL: 1 UN -. 1. PU .:.J AULA

ACt.=..P -. -AC 1 ON CUMOL~--> 1 NDUSTr--< 1 ~--> _

-s 1 MIJ'Lt=:

- ECONOMICO

4

EVOLUC I01\1 DE LOS CDhlVEfH 1DORES DE r- RE CuE NC I A

, I I I19 70-1 975 1980 19 85 19 9 0 1995S ISTEMA DE ONDA CUADRADA 1'100ULAC 101'1 ANCHO rlODUl AC I 01\1 AI\JCHO SPACE VEC TOR SPACE VECTOR

CONTROL DE (SEI S PASOS) DE PULSO (PWI"I ) DE PULSO (PWM > I~IODUUH ION I"IO DUL AT I ONMODULAC ION OC BUS : VOL TA JE ON DA CUADR ADA

VAR I ABLE-

TECNOLOGI A SCR SCR TRA NSI STuR TRANSI STOR l G8 TDE POTENCI A ONDA CUADRADA ONDA CUADRADA , 1 KHZ ) 12 KHZ) ( 4 - 20 KHZ >USADA 5 @ HZ Y00 HZ Gro GTO GTO

( IH~0 H Z ) (800 HZ ) ( 15 0 0 HZ )I G8 T .( 4 - 10 KHZ )

-- -_.- - - ------CONTROL DISCRETO ANALD GD l"IP 8 BIT S 11P 16 8 1T5 I"IP 32 81 TSELECTROI\lI CO ANALOGO DI GIT AL OIG l TAL O! G11Al DIGI TAL

----- - - --- - -------- - .._- - _._---- - -- - -TEORI A DE COI\ITROL S 111PL E I"IEJUI

DESARR OLLO DEL CONVERT IDOR DE FRECUE NCIA

MOl DRI NDUCC IDN

ROT ORDEVANA DO

RECUPERAC ION I

lOE ENERGIA DE IDESLIZAMIE NT OI1- KRA I1ER IESTATl CO 1

- SCHERBI US IE5TA TICO

C ICLOCONVERS OR

r - - - L-- - -,i1 ----'

I

RDrDRJAULA

RECTIF ICADORI NVERS OR

,

F UEN.TETENSI ON

FUENTECORR IENTE

-ONDA CUAD .1-P WM

ESTRUC'URA SIMPLIFICAVA D~LCONVEH-II DOf~ D E FRECUE I~C ~ A

ACCI0NAMl ~N'- O V EI N D U CC I 0 N B A S A DU EI~FU~N'-E D E 'ENSI0N PWM

MO" OI~ D E"JI'I 11"'VE:..l-'~ SU1~

CUN -1 E CI'I l _C{~

,

ti' 11

b""' 51 52 It- S~L J I'\

;:: i=:- ~1J: )3 fV

f~ ,1- S, r-' 55 .. \- 56 -,1-

l '- :'- s: ..\ I L el- 1 el-

C.,R C.VITLJ

be1),S,,oARu

PRINCIPAL~S APLICACIONES

~N G~N~HAL, UN CDNV~H'1DOR OcFHECUENC1A ' -~NDf~A APL1CAC10N UUNU~Se.: HELJU 1 EH/"4 UN" C:UN -' ROL CUN'-- 1. NUU D~ LA V~LUC1DAU V~ UN MOTOR U~1NDUCL:ION_

~~~MPLOS U~ PRUCESUS

EJUM!:l(4S

13013 L N(~DORAS

MULINOS

MAQUINAS HERRAMIENTAS

CINrAS TRANSPORTADORAS

SIs -rEMAS D~ TRACCIUN

CUMPRESQI.:..r:ES

ETC_

(,

S1S'- EMA V E 'HANSPUI~ '-E D E LAM I I~A U~MAU E RA

D~SCR1PC10N G~NERAL V~L ~HUCcSU =

1 ROI\lCOS DE:: P I NO SON CARGADOS Et\l Ul\j TORNO I EN CONDE ESTOS 501'1P R I r lERAlvlENTE REDONDEADOS y EI\lTONCES 1O~ I\I E ADOS P ARA 0 81 ENER UI\lAL AM I NA DE. rlA DER A CO I\lT 1NU A . ES i AS L Arl ! NAS DE I"lALJER A SONpOSl E.R1Uf"mE.NTE SEC AD AS I CL AS 1F 1CADAS y u SA DA S EN LA I' IANUF A CTURADE. r lADERA 1ER5 1ADA .

~L 10RNO ES UPER;DO POR: UN r lOTOR DE 7 5 1

~ . UN A VtZ QUE SE HA F INALIZ ADO CON EL TROZO DE LAMI NA.RAP I OAM~N TE TRANSP ORTAR ESTA HAS TA EL FI N DE LA BANDEJATRANSPOR TADORA , DOND ESPERA HASTA QUE EL ~ECADO ~STEDISPON IB LE.

5 . CUAI\l OD SE:. ALI I~I ENTA EL PROCESO DE SECADO . CONTROLAR QUE LAVELOCID AD DE LA RESPEC TI VA BANDEJ A TRANSP ORTADORA ES TE EN" PAREJ A" CON LA TRANSPORTADORA DE:. SECADO, PARA AS! REAL IZARCADA l RANSFERENC I A.

6 . CONTROLAR LA SECUENC IA DE LA CORREA TRANSPORTADORA Y LASECUENCI A DE LA TRANSPORTADORA DE SECADO. CON EL F I N DEPREVENI R PLEGADURAS Y ",AN TENER EL PROCESO DE SECADO A ",AX I",ACAPAC I DAD.

v . SUI-1I I'J 15 1RAR UN COI'.!TROL AL OPER ADOR .

CADA UNU DE. LOS CUATRO S IS TEM AS DE:. TRANSPORTE DE. LA LAI-II NA( CORREA 1RA i ~SPOR T A DOR ~':l . BA NOE. J A 1 RANSPORTADOHA y1RANSPORTAORA DE SECA OU ) SON COMAN DADAS POR MOTU RE:.5 DtI NUUCCI ON y EST OS CONTROLA DOS POR CUNVERTI DORES DE.FRECUENC IA.

LOS COI-I ANDOS S l ARTIS 1OP y COI\ll ROL DE VELOC1DAD. SOI'JOP ERADOS POR UN CONT RULAD OR PROGkArlA BLE "PLC " .EL PLC ES UN S IS TE. MA MUDu LAR CUI" LA CAPACIDAD DE ACEPTAR UNAVAR IE.DAD DE ENTRADAS ANALOG AS / DIG I TAL y MO DULOS DE SAL I DA.

+

l. CO N TRO L DE VE LOC I DAD DE L I"IQTQR DEL TORNO :

EL DI AI'1E TR Q DEL TR QI'JCO DE:: 'lADE R A ES COI\l T 1NUAMENT E1'101\11 TOREADO y LA VELOC 1DHD DE:. L TORI\IO ES A J US THOA P ARA'AI\ITE. NE:.R UI\lA VELOC 1 .4D DE CORT E C() I\IS TA I\ITE .

2 . SECUE::: i\lC IA DE CONTROL DE LA " CU F( RE A TR AI\ISPOHTA DORA V" TR ANSPORT A DORA DE S:::C A DO" ;

EL ES1 (- DO DE CA DA 8:' NEJA TRAI\lSPORT A[)ORA y TRANSPOR TA[)Q ' A [lESE.CADO ES CONT 1NUAl"iE rHE MOl\! 1 TOREA DO . AS 1 LA S BANDE JAS SOt-~CARGADAS COi" A LAI'1 l1'-l;4 PA RA ALU' IE N TA? E L PROCE.SO DE. SECAU ENUNA u P T !r"IH SECUE.NCiA . ESTO HA BI L IT A QUE :::L PROC~ 5Q D~ S EC A[,OS E:. A u PERA DlJ H I"IA 1.. 1 l"! ':' CAP AC I DA u

3 . CON TR OL DE VEL OC I DAD DE CORTE y CURH E:.A lRANSPOH T ADOR~ :

LA vE:. LOC Tl' ALJ Uf:.L 10HI\lO E.S I' ION 11 llH!:. A A pur~ UH l"ClJl"ll:.l rW yES TE E. S COM8I NA DU CON LA llE D I C.I UI'J DE. L D I AME f RO DE.L TROI-lCU DE"IA UERA P ARA S u " ' I N 1S l RAR U .'H VELU[ LJ ..-.l) E CURl E:. A L A CURRE. >:1 Hj:..:l hIS PHl ALJ HA . 1:. S 1 (J HA8 1L 1 l A UblA BUE.NA rHA I"I~ " EHE:.NC. 1t4 S l l'~CUR1 ES U PL GA UUR4 S DE: L A L AM! NA DI:. IIA[) !::. RA .

'-+ . 1,.;01\1 1RL DI:. VE LO L I LJAO DI::. LA " ~ A I\I O E:.J A 1 f-U4f'lspOH rAUORA ":

LA VE LO C I DAD DE LA CO RR E A DE:. SECA[)U ES 1'1 010.1 I l OREA lJA PO R UI\IlACOl'IE1RO y ES1A ES US ADA PARA Aj US TAR LA 'JELD C IUW DE L ABAI\ILJEJ A QUE:: E.N E:.SE 1~ I OI1EN T O AL I I"IENT A LA CORR EA DE SE:: C:'\ DO CUY O OBJ E T IVD ES ' IAI\lT EI\IE R UNA BuE NA TRANS FERENC 1A .

~ . INl E.RFACE OPER A DOR "

L A OPE. RAC I ON DE L TORNO ES A lFo(AvE S DI:.. UN PANEL UI:. CUI... 1RU L Dl:.P ROC E SO , P ARA BvP AS EAR CU ALOU IER BANDEJ A THA NSPOfH A DORA S IES RE OUE R I DD y r lON I l DREAR EL E STADO DE CORR IEN TE DE CA DACO RR E A TR ANS PO RTADORA Y LOS CONVE.RT I[)Uf~E.S DE FRECuENC IA .

b. OTROS :

EL E STADO DE VARIOS SENS ORES . BOT ONE:. RAS S -IAH T I S TOP y OTRUSTR AN SOUCTOHE:.5 . 501\1 r lON I TORE A DOS E 1N TERACTU AN EN E LP ROGRAI1 A.

L.::UNCLUS1UNI=.S

~L S1S'~MA SUMINIS'-HA BU~NACAI_~lJAU D~L I~I~OVUC-IO

EL PkOL.::ESO ESTAV /' O PLt::::G(400UI-={ASM(40UERA _

L1BRE VE CUk"lESI:::..N LA LAMINA UE

~L SIS'~E'~A I~EHMI'~ UNA MAXIMACAPAC1UAD D~ SECADO ~N ~UHMACUI...... ' - 1 NU'-:-' _

CAt~A~IUAU UE CUHH~R ~N ~URMAHAI~IUA V UNII-'UJ~ME_

CAI~ACIUAD UE AU-IOCURH~CCIUN SI LASECU~NCIA ~S U~SA~US-IADA PURE~-~M'~LO, -IAMA~U U~ LAMII~A MUYCUH -. "U U ~HROR U~L UP~RAUUH_

CUN -rROL D E CAI"{(3{~

,.,oro~

A.lI I-I ENA I)) R

C. F.

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AJVSTE NI" El-0 - ;10\1

MEZCLAUORES

C.F C.F

DUS o MAS COMPUNEN"~S COMPONEN-I-ESI~U~OEN SER M~ZCLAUOS ~N PROPUHC10N~S~SI~~CIF1CAS_

MI

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C. F.

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V(~R l . OS MU-I-or~ES PUEDE." SER COt"'-J-'-FOSDESDE UI"-J M]. SI-tU CUI'IVEI-.t -. 10LJI'' J.>I.::...f":: 1;"n:::=:CUENC 1. A A"]. GU"'~L VELOC]. J:'>I'--"IoO _r"::Aur...:::a MO. UI~ DE:..T::1 EI;r(~ ES -11--\1~ ,J I-.lOV J_ S-' CJ U E1~I~U' -ECCl.OI" - 1- ~ 1~ 14 I CA SE r~AI~AL)A _

S~GU1UDI~ DE VELUCIDAU

SV.I SOf' ~

III

f" - _ 1

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f. [>\~ - - - - - --- e F

SIST"fM,q S L GU' /'oe L -'TACDMt!. T2JC O

LA VELOC1DAU OE UNA CUHH~A'-t~l-'t'-JSPUI~-I'{4L>Ut~{4 I.JUEOI::::. SE::..R RcLAC 1. ON?-\OAA LA VELUCIDAU D~ U"RA CURREA-lt~ANSt~OR'AUUI~A o PU~UE SER A3US'--ADA AU~IA ~tAVIJI~ U I~~NUI~ 1~~LACI0N DEV~LUCIVAD ~AHA CI~F'AI~ GI~AI~DES Ut~~WU~~AS SEI~AI~AC]_OI~E~ EI~'-REIJt;'OI'>LJC:-"-LJS _

'0

C.F. M

"- - - - -

,

LA VELUCl.UAU (RPI4) E N BUMBA S L) ~ A GUAI :J>UEU t=:: SEr~ AU -l DMA -. - 1 C{~14 l:::1'I -l - E. CU I ....... ' -I~lJLr-)L>{4I~ARA ~IAN' ENER U 1....... A t~I~ES101 ....... 1~1~ ~1~1~AUABA~O V A R I A C I O N E S E N f~~QUERIMI EI~"OS V EI=LU~O _ ASI CUMU F LUC'UACI0 E S V EI~RESIUN SON ~LIMll....... AUAS, CU' S I UE I~A8L~AHURRU DE ENEI~G I A ~S C O I....... SEG U I U O _

S I S 'l -Er-IA$ s l . 1"11 Lf41-.l I=:S I:JU l=.:I...>EI" S t.=. I -{ IJS(4UU S1.J(41~{4 I-.lEGULAC.1 U.'-I D I.==: U -' "I-.lf4 S V(-'I ~ l . {-'UL~SC CJMO l '""'OI.....t: t=: .:J E:. M I:J.L U = F

I=AC -. OI~ES V CONSID~f~ACI0NES P A R A L AE S PECIFIC A CION -l -ECNICA D~

CONVEH'lDORES DE FRECUENC1A

B U M B A S

CENTI~lFUG('4

r-r EZCL f-' 1.>DI-=.c f -'l S

MUL1.NO S

-=: ". e _

E L ' - {-'l M (-'l r:'Q DEL 140' OH 1.>E:::l:J ERA SERD E -. -E I-.tI"1 1 N(-\O O CO M O I">H 1. M EH PASO EN L AAI~LI CACI0N DE VELUCIDAD VARIABLE_

MUCHOS I~AC-I -OI~~S ' I EN~N Et:~C'U1.> 1. Hl::=:C' -O l::=: N L A S ELE:..CC 1 ON V EL -. "A M A Ov -. T ....... U 01.:: .10 - I "UF~ _

I ,

B{~..:.J {4 Vl:::::LUC 1 DAD =

SELECC 1 DNAR MO-r-O.={ A I.Jt~UI.J 1 ADO(Nr_PULUS)

APL1CACION AIRE FORZADO

('4.L .. t'4. VELOC 1 DAD =

S~LECC1UNAI~ HU -IUR APHUI~1AUl~( ........ r- _ I.:JULUS )

ANAL1S1S V~L 'URQUE ASGELERAN -. "E.. MASA MO' -OR V .. CARGA

LIMI'ACI0NES DE v~LUCIDAD

EXf~ERIENCIAS DEMUES -. "RAN QU~ SOBREV ELUCIDADES DE UN 20% NO ' -IENEN~FEC I U EN ~L MUIUR_

SUBRE 1~0%, R~~"~RIRSE ALFABt~ICAN'-E DEL MO -. 'UR_

t~RECU~I~CIA V VCJL IA~~ NUMINAL

DADO QUE LA SALIVA V~ VUL-IA~E ENI_OS CUNV~I~'-IDORES D~ FR~CUENCIA ES'~EGULAOA, Ne) ~S NEC~SARIO U'"ILIZAHUI~ MU -l "OR cor~ EL MISMO VUL-fAJE V1~t~~CU~NCIA V~ LA I~~U_

11-

SELECCIONA l~ E L COI~VI~I~'II~OR ]~EI:HEC_ A PH O PIADU "I""A L QU E SE A C?~ f~AZDE PRUPORC]" UI~A'~ A LU MEI~OS LACORRI EN-r E NOI~I I~AL DE L ~Io'- or~_

E L CUNVEI~ -t 1 DDR 1.)~ t-=-"I--.(E:;:. C _CAI~AZ D~ SUI~ l Nl S ' I~A I~ E LV E. CORf~ ].. E:.N -I E D E .. SU LJF~l=D EMAND E t~L M -I-UR_

1.) t.=. 1:J E:.. r-.({-\ S e. ' -lI ..:.JoUHC I.=.:I~ -1 {4.:J E.

C {-' I--

L:UN -ll../:UI_ V L:::: VELU~ 1 DAV MANU'--'lo L / S l::::M 1'--'loIJ ". UI""'IA' 1. C U

J. N -I ~ 1 -../: L: '--'lo M U 1. U~ X -1 E l -../: 1 Ol../: '" N1J

V E lNFUHMAC.J.UNN E':Cl;:CSAH.J.O_

L:U N Li.L

Cl~ '~ - I '../: I J l_~S V .~HU-I~CCJ.UN Li.~ M1 N 1 M A SH E1"'Uc.H 1 LJ{--'lo S _

1-\1 "'1_1 _ J C ' lC .I. ( JN C LJM I~ L~.:J A

1 I~ I t.=. 1 ,(C I-l M U 'U V E DI'Y1 US C U N 1::.1 _I=: X ---. E l -../: I UH: < S (-lI_ 1. VA S / ENTR(--'lo U'--\ 5ANALUG 1. C,--\ S / I~ I G J. -r '--"L, L J. N~AS8 1:':" 1 ,( 1 ("LE~, UIO:; I-=UlvlL"~:1 c:,..'C1. UI~,. 1=:---' e )

(.;LJI~ II../:ULI1.S V ' .... I-

-" I N D I C E

pgs .

1 - ANTF.J.:EDEtI1'ES . " "."""" " . ..""" """" ,,.,,"""" ,,.... .............. ,

2 . - AM LIsIS DEL AGCIONAl'!lSNTO DE UN MOTOR DE INDUCCION. 2

2 .1 . Actuadores con s emiconduc tores . . .. . .. . . . . . .... . 3

2 .1 . 1 . Con t r ol del voltaj e de estat or . . . . . . . . . . 3

2. 1.2. Inversor de tensin.. ..... .. . . . . . .... ... 6

2. 1. ' . Inversor P W ~l 10

2 .1. 4 . l nve r &or de cor r ient e 12

2. 1.50 Ci c loconv er sor 16

2 . 1.6 . Si s t ema Kramer est1tico 19

? 1 . 7 . Si s tem a Scherb iu~ e5ttico 22

2 .2 . Cont rol de Vel oc idad 23

2 .2 . 1. Control de vel ocidad por voltaje dees tator.. .. .. .. .. .. .. .. .. . 24

2 . 2 .2 . Cont r ol de velocidad con inversoral iment ado de tensin................... 25

2 . 2 . ; . Cont r ol de vel ocidad con un inversor decorriente...................... . . .. . . . .. 29

2.2 . 4 . Contr ol de ve l ocidad por r ecuper ac i 6n depotencia de des l i zam i ento . . . . . . . . . . . . . . . ; 2

;.- ANALI SIS DEL ACCI ONAMIE:JTO DE UN MOTOR SI NCRONICO. .. ;3

3 . 1. Act uadores con semiconduc t ores ; 6

; . 1.1 . Inversor de t ensin ..................... ; 6

; .1 .2. I nversor de co rri en t e ; 8

3 . 1.; . Cicl oco nversor . . . . . . . . . . . . . . . 40

,

Con t r o l vel ocida d . .. .. .. .. .. .. .. .... .. .. .. .... .. .. .. .... .. .. .... 4 1

3 . 2 ..1 .. Con un .nve .rso.r de tlo'usi 6n .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. 11

3 . 2 . 2 . Con un Jnverec r' de c

1.

1. - AJ'lTFr:EDEN'I'F'S .

Hay muc has a plicaciones industrial es donde

s e nec es i t an acci onamientos de Mqu i na~ El ~c tricas con velo-

c i dad va r iabl e . Esto ~ e puede cumpl i r con Mquinas de Cor r ien-

te Continua o de Corriente Al t erna. La vel ocidad de una Mqui-

na de C. C. puede s er variada por el cont r ol del volta je de la

a rmadur a a trav~s de un rectifi cador con trolado, o por un con-

vers or DC-DC si l a fu ente de potencia de entrada es C.C.

La velocidad de una Mquina de Cor r i e nte Alte l~a (C.A. ) es t r elaci onada a la frecu encia de al imentaci6n

del estator la cua l pr oduce un Cam po Magntico r otat orIo s i nc r 6

ni eamen te . Si se aum enta la frec uenc i a par a a um en tar la ve10e i

dad de l a mqu i na , s e r educ e la magni tud del flu j o d e ent r eh e--

r r o debido a que ha aumentado la r eac t anc i a magnetizante ,y con-

s ec uen t emen t e , se r educe el t orque desarrol lado . Por esta ra-

z6n , una mquina de C.A. normalmen t e, requi ere de un s um i ni s t r o

de potencia de t ensi6n y frecuencia var iable para el con trol de

la velocidad. ~te t ipo de suministro de potencia puede s er ob-

teni do por un s is t ema conversor de enlace C.C., qu e cons t a de

un rectificador s eguido por un inversor, o por un c icl oconver -

sor . La m~uina puede ser excitada por una fuent.e de co rriente

en lugar de una f uente de t ens i 6n . La ope raci6n co n fuen t e de

co r r i ent e tiene vari as ventajas pero compl ica un poco la oper!

c i 6n de l a mq ui na. Como las ondas de tensi6n o corrient e s on

produci das por i nt erruptores de estado s 6lido de un converso r ,

l os arm6nicos asoc iados con las ondas causan problemas de cale~

t emiento por armni cos y pul s aciones de t orque . El conve r s or

qu e sumi nistr a l a potenc i a a la mqui na es ca ro , y es di s eado

pa r a una s obr e carga l a cua l puede s er s ustancial ment e menor qu e

>

l a de la ra qu na , E.St influye en ei r e nd i mi en t o del equf po en com

pc racf n con e l t-end .nu ento de la lJI.i.l u i n... e c c o n....d a. p" J' Iu e u t e n ee u

venc .oned es ,

Un .ove rs o r id t:>.l d e vol t d j t:' d ebe r a t e n c r

una mpedenc.a de " 'l'E.;. rn U jll i gua l :1 ce r o en Loe r c r e nul es de l a

mq u i na , y e n f o rme simila r un i nve rsor i d ea l d e c o r r - eu t.e deber a

tene r una Irapedanc a de " THEV.:ra W' i gua l a ir ini Lo . 'l'al ee ccnd i c i o

nes 5 0 11 dif cil de c wnpl i r en l a pr.{c t i ca VOl' conc ue rec o ne s de

c os to .

10;]. ob j e t i vo d e e s te t r -ab...j o es eutr-eg a r- Las

d i s t.inl....e c a r ac ter s t ica s d e r unc on am.en t.o y d e c o n t rol de l os o c

t ema s d e a c c i o nam i en t o d e mq u nas d e r. .A . tJa.r:1 l a. (; ' ~h ~ lo.:I l c i t l l . a -

p L. c e c n y s e I e c c n de l e .s t. en a de e c c . onem e n t o a J a rtir d e I i -....-

s um e n c om pa ra t vc de l a e ecc n 4 .

2 . - ANA Ll S I S DEL ACC I ONA1'~I .::wrc DE UN MOTCH lJF: nj)Il r;C lO~l.

La velocidad de un moto r de Lnducc . n est

de t.e rm nada por l a vel oc idad s i n c r6nica y el d es L.zem.en t o d el

r o t o r . La vel ocidad s i nc r 6ni ca es t rel a.ci nada con la f r ec u en

cia de l sumi nis t r o y el de s l aam en t.c puede s e r cont r o l ad o por

l a r egul a c i 6n de I vol t a j e o corr ien te q ue se eumi n i s t ra al me -

t or o Hay va r i os mecani s mos para con t rol ar la vel ocidad de un

mo t o r de i nd ucc i6n . Es t os s on:

1) Vol taj e variable y t'r-ecue nc e c ons t ante

o c ont r o l del vo l ta j e d e e~tltor .

2 ) Vol ti::Lj e va ri a bl e y I' z -ecue nc ... vur. ,..ul e ,

3) Co r rien t e vari abl e y f r ecuencia vari abl e .

4) Reb'Ulac i Gn d e l a pc t.c uc e de des I La .au cut. c ,

7

2 .1, ACTlJADOR ES CON ~ }}nCONDUCTORES.

CON'rRCL DEL VOLTAJE DE ESTATOR .

3 .

Este es un m~todo sencill o y ec on6mico de

co nt ro l de ve l ocidad de un motor de i nducc i 6n tipo Jaula .

En es te esquema, se c ontrola la tensi6n de a llm entaci6n

de estator a frecuencia co ns t an t e, controlando s im~ tric~

mente l os angul as de disparo de los SeRI a en antiparale-

l o, como se mues tra en la Fig . (1) . En aplicaci ones de

ba j a potencia , se pueden usar Triac's dando mayor simp1l

ficac i6n a l os c i rcui tos de potencia y de control . Se pu~

de var iar la tens i 6n de estator gradualmente entre cero y

el va l or mximo en el rango del ngul o de disparo 0

. .

Y.

tv\" (" doto, .... J ....,.~

t rI d e 'l vl te j e

inducc i~1l evn CCIl-

d~ e ::: l a t u r .

-L~~'---'

Fig . ( 1). Cont r ol d e va l oc

dad d~ un mo t o r d e

..Aunqu e el conversor es

n.uy senci l l o , e l s i s t e ma a c t ua-.

d or se ca r ....c t e r i z ... por tener un

b~j o r~nd im i ~n tv. F$ u s a do en ~

pl i cacines d~ baj a a medi~ po-

tencia , especia l mente en el ac -

c c ne m e n t.o de bomba s y ven tc l .a

dore s , donde e l t orque d e part~

da es bajo , pero despu~s a~fi enta

en Fv.zma cuadr tica c on l a v el o-

c i da d . r~ tos a ctuadores ha n sido

ampliament e uEados , en aplicac i~

nes d el con t r ol de ve l ocidad d e

motores monc rs c ce de potencia

f r ac c I onar- e , en d onde s e ha sac r-i f i ca dc l as c or. e doruc c n cc de r-ou

dfm e nto y d e factor d e po t e nc a po r la venta ja d e> s u Lu j o coe t o ,

En aqu e ll os mot o res con al t o deal aem.entc ( t lJi e c>/I:t:u-

te 10 a 12 %) se us a este mtodo de c ont r o l de vel ocidad , el c ualpr od uc e altas p~rdidas en e l cobre d e l mqu i na . La Fig . ( 2 ) ex

plica las c ara c t ersti cas del con t r ol de ve l oc i dad de un acc i ona

mienlo de ventilador. A med.rda que S~ r educ e la tens i n d el es t. a -

t or, e l to rque d esarr ol l ado se reduc e , de b ido a q ue el tOI~ue va-

ra con el c u.d r ado de ld t ens i Gn . La vel ocidd d~ c~ tado ~stac i o

nari o , a diferentes vol t e .j es est dado po r e l pun t e d e Jn t e rs ecc u

en t r e la caz-ac t.e r-I e t ca de t.ooque de I u.o t o r- y La de t orque de l a

ca rga t a l CUIDO s e muestra e n L .1 Pi g. ( 2), ev d en t cm c n t c , e l rang o

d e con trol de v e l oc i dud df enu nu r s i e L mot o r e a di s ead c con ba -

j o de e L aam i en t.c ( es dec ir, alta res e tenc c de I r-o t o r- } , En ec t e

m t.odo de cont a-oI de vel oc i dad s e r educ e el t.o rq ue por hmye r de c o

rri ente de estator a med.i d1 que se d i sminuy e l a ve I oc i da d por cc o-

5.

Fie. (2) . Curva s to rque- ve locl

1+- Ilol':"' ! . d t. (,.,Q~o.f ..1

4.0 -t 'Vt.Io

7

u .

Los invers ores d e vol t ... j e se c l as i f ica n . ~~

ner aIaen t.e en d os ti vos: nver-cor - d e l lJ

diodos part i ci pan en la conmutaci 6n f orzada de l os SCR's y en el

proceso de frenado , el que s e r expl icad o ms adelante.

La t eo r a del mtodo del control de vel oc i -

dad con frecuenc i a y vol t a j e va r iabl es, puede s er explicados con

la ayuda de l as Figs . ( 4 ) y ( 5 ) . Rl motor usado en este tipo de ac-

cionamiento t i ene una ca r ac t er s t i ca de baj o des lizamiento , l o cua l

r eeut ta en un mejoramiento en el rendimiento. La veloc idad del mo-

t or puede s e r variada por variaci6n de la f r ecuencia del i nve Tea r ,

es decir , la ve l ocidad sincr6nica . Si n embar go, a medida que la fre

cuenc i a del inversor es aumentada , el flu j o del en t r ehierro de la

mq uina di sm inuy e , ocas ionando una baja en l a capac i dad de t orque.

~l fl u j o del ent r ehierro puede mantene r s e cons tante vari ando el

vol taje con la frecu encia de manera que l a raz6n Vol t s/Frec . se

mantenga cons tante . En la Pf g , ( 4) se muestra l a r -e l ac .n vol t.aje--

f r ecu0nc i a deseada de l motor. Desde frecuencia i gual a ce ro hasta

la frecuencia base ( 1 en P.U) , el f luj o del ent rehi erro se manti e-

ne cnn~ tan t c por la r az6n vol t s/hZ cons t ant e , l a que da como resul

t ad o una capac i dad de t orque constante . A fre cuencias muy baj as,

l a r es is t enc i a del estator predomi na sobre la induc t anc i a de di s-

persi6n , y para c om pensa r es te efec t o se debe apl i car un vol t a j e

adi c i ona l . A l a frecuencia nom i na l el puente r ectificador t rifs i

co de be ent r e6a r s u mxima tensi6n . A medida que aumenta l a f re-

cueneia , el t orque di sminuye debi do a l a di smi nuci 6n del f luj o en

e l ent r eh ierro , y la mquina oper a co n potenc ia constante tal co-

mo se mues t ra en l a Fi g . ( 4) . Es t o es anlogo al w~ todo de debi l i -

tami ent o de c ampo de l contro l de velocidad de un mot or de C.C.

,

s.

1.0

e ...('1...... dI. tQf"\-II.f.,/

",rr1f,'M"le ...'"" ..... .J d e...r _adu." Q

.~L

:,-(_~.,..,,'S... ci.

9.

f~ des lizam i ento del mot or puede ser con-

trolado pa ra que sea nega t i vo , l o cual ha r qu e l a mq ui na de in-

duc ci6n oper e como generador de inducci6n y de es t a manera la e-

nerg a almacenada en las partes rotator ias plI. '?dc: ~er devuelta ha

c a e l l ad o C. r. . y co n un puente r ec t i f i cador adi c i onal co npc t a -

da en ~lt i paralelo s e puede realizar un f r enado regenerati va . Si

se di s pone adems del si s tema para la inversin de la s ecuencia

de f ases , s e t iene ent onces un s i s tema que ope ra en l os cua t ro

cuadran t es.

La f orma de onda de vol t aje en l os t ermi

nal e~ de la mqu i na est carac t er i zada por la presencia de l os

a nn6nicos 60 =1, dond e n = un entero . Cada arm6nico de vol taje ,c r ea un c am po macn~ti co r o t a t orio Que se mueve mucho ms r pido

que la f r ecuenci a f undamental , y por l o t anto , el r otor parece

ser ee tac ona r - o co n res pec t o al campo c r eado por los a rmn cos ,

1a m~~itud de l os arm6nicos de corriente es t dete rmi nad a por

l a magni t ud del arm6nico de voltaje r es pec t ivo y por l a impedan-

c i a ~ui val ente de la mq ui na , es decir, no eEt afec t ada por l a

co ndici 6n del deslizamiento . Por l o tanto , si el motor ope r a con

una ca r ga liviana , el ri ppl e de cor riente puede exeder a la co-

rriente f undam ent a l . Con un s um i ni s t ro de vol t a j e var i abl e y

f recu~ncia va r i a bl e, l os a rm6nicos de corri en t e t ienden a penna-

nec er c ons t.ant .e s , pe ro cuando la mq uina en tra a la r egi 6n de

pot enc i a cons t an te , es t os se a tenlian debi do a l aumento de fre-

cu en~ i a , l o cual resulta en un mejoramient o de l as p~rdida t ota-

l ~s en el cobre . El efec to del calentamient o debido a l os arm6ni

cos debe ser co ns i der ado par a de t ermi nar e l tama o de l a estruc-

t ura de l a mquina para una potenc ia de sa lida especificada . Un

efecto adic ional de l os arm6ni cos so n l os torques de pul s ac i 6n

en l a mqu na , ya que s i es tos t orq ues ti enen una f recue ncia de

i o ,

pu l s uc i n U1UY pr x.n.a a la I'r-ec uen c a de r~s 0 n "':' 1 (; ~ ,

!J.

darnon LaI d e r.a.I id a pUNic s e r v a ri ad o por v a r- ac n del nd i c e d e IDO

dul ac n , 58 ha demostrado que es t a s f orman de onda produ cen menor

ca l entami ento debido a l os arm6nicos y pulsaci ones de torq ue , Que

las ondas del volta je de salida del inversor de tens i6n de onda eua

d r-ad a , I,j con trol d e vol Laj e P\o/J'i es ap li cable en la rec i6n de \' 0 1' -

q ue cons tan te ( Ve r Pie . (4)), mientras que en la r-eg Ln d e po t encia

c onstan te l a ope r a c i n es i d n t ica a l i nversor de tens i 6n de onda

cuadrada.

A pesar que las prdidas de potencia debido

a los a rm6nicos se di smi nuy en con el control PwM, el rendimien t o del

i nver s or es, de a l GUna maner a em pe orado dcbldo a l as m61 t ipl es con-

mu t aciones en cada semi-ciclo . En un con t r ol P',.;'J'1 bien dise ado, la

f r ecuencia de conmutac1 6n debera aum entarse has ta el punto que lo

permi tan los d i sp oe i t i vos , co n el f in de obt ene r un buen equ L bri o

cu t.re e l aument o de las p rd das de l invers or y la di sminuc i 6n de

l as p? rrlidas de la mqui na .

El uso de un rectif i cador a diodos es sim

pI e y econ6mico, s e mej ora el f actor de potencia del sistema, se re

duc e el tama o del nI t ro y se mej ora la confiabilidad del sis tema .

Ya que el vol t a j e de enl ac e C.C. es relativamente cons t ante, l a co.!!

mu tac n de l os SCR' s es sa t i sfac toria en todo el rango de l vol t. a.e

de salida de l inv ersor . En r es umen, l os bajos arm6nicos y pulsacio-

nes de torque en la r-eg n de frecu encias bajas, penni te un am pl i o

r ango de cun tro l de vel ocidad, prc ticamente desde la pa r tida con

plena ca pac i dad de t orq ue. Puesto que el en lace de voltaje C.C . no

es cont r ol ado , un gran nmnero de i nver s or es con control i nde pe ndi e,!?;

te pueden s er operados co n un simpl e rectificador.

En a pl c a c c nes d e po t.enc as UiJ.jiJ.S y rn '~ -

d f as , l os seRl s del .nverao r- pu ed e n ~~r r .... u h[, l

i z ,

r-ic t L c udo r c on t r -o lado gene r a un vol t a j e de e.c. variabl e , el c ualr-f; convo r t do en una J uen te de ccr -r-Le n t e a t r a v s de l a c o necc n

con una i nductanci a g r ande en s e ri e . Un