En post anterior nos centramos en el control escalar, o lo que es lo mismo en un sistema de control basado en mantener la relación tensión frecuencia constante.
Una de las limitaciones del control escalar es el poco control de flujo que ofrece, podríamos decir que es un método de control ‘poco fino’, si lo comparamos con el control orientado al flujo.
El control vectorial es un control centrado en el flujo (Flux Oriented Control).
En este post se explicarán los fundamentos de este tipo de control. Cabe decir… que en la práctica no es necesario conocer la teoría de control del flujo, pero tal vez resulte interesante…, y nos podrá servir para entender cuándo no utilziar variadores ‘escalares’ y porqué estos últimos són más ‘economicos’ que los primeros.
En una cierta ‘referencia vectorial privilegiada’ se cumple que el par motor es directamente proporcional a la corriente. El control vectorial… se basa en una serie de transformaciones algebraicas que permiten trabajar sobre esa referencia ‘especial’ en la que podemos ‘ver’ directamente con la corriente de par.
En esa referencia ‘privilegiada’ podemos ‘asemejar’ el motor de inducción a un motor de continua. Par= K*Iq (siendo Iq la corriente de par)
Vamos por pasos…
La suma vectorial de las corrientes del sistema trifásico del estator da como resultado un vector corriente que se utilizará para :
- Generar Par
- Generar corriente inducida en el rotor. (y a su vez flujo en el rotor)
Es decir… tenemos tres vectores de corriente (que varían con el tiempo) … uno por fase… I_U(t), I_V(t), I_W(t), que sumados… nos daran una corriente resultante I_Stator(t) (que varía con el tiempo) .
La corriente I_Stator a su vez se puede proyectar adecuadamente sobre el eje U (el de la fase I_U(t)) y un nuevo eje ‘imaginario’ ortogonal a U.Este es un simple artilugio matemático para pasar de tres vectores de corriente a dos vectores:
- El primero I_a(t) sobre el eje U
- El segundo I_b(t) sobre el eje ortogonal
Esta transformación (llamada de Clarke) no es la más importante… se trata de un paso intermedio.
Si se tratara de un juego de magia, un juego de cartas… ahora… damas y caballeros es cuando se les pediría que prestaran más atención, pues ahora llega el truco final…
¿Porqué gira un motor de inducción?… porque el flujo del rotor intenta ‘alcanzar’ al flujo del estator, existe pues un desfase (deslizamiento) entre stator y rotor.
El truco final es la transformación a los vectores d-q , (llamada de Park) consite en proyectar las corrientes I_a(t), I_b(t) sobre una nueva base, solidaria al vector flujo del rotor … y… no es un truco cualquiera… puesto que… de este modo.. hemos conseguido pasar de tres corrientes trifásicas a dos:
- Una siempre alineada con el flujo del rotor,la corriente de flujo (Id)
- Otra ortogonal a la misma, dedicada a generar par. (Iq).
De este modo, ahora el convertidor es capaz de controlar de una forma eficiente la corriente destinada a par, por tanto es posible reaccionar de una forma muy fina ante una variacion en la demanda de par o, directamente aplicar par prácticamente constante durante todo el rango de operación (recordemos que en el control escalar… el par a bajas vueltas… nos cae por los suelos…)
Esto está muy bien… pero… queda álgo pendiente…
¿Cómo calculamos el ángulo de deslizamiento?
El cálculo del deslizamiento es fundamental para poder alinear el vector ‘I_d’ con el flujo del rotor y así hacer cierto que la corriente de par se corresponda con el vector ortogonal ‘I_q’.
Existen varios métodos para poder calcular o estimar este ángulo.
- Los variadores vectoriales llamados de lazo abierto, sensorless vector,.., ‘estiman’ el valor del ángulo sin utilizar sistemas de realimentación adicionales (como un encoder…).
- Los variadores vectoriales con lazo cerrado, precisan de un sistema de realimentación (generalmente encoder o resolver) para determinar (que no estimar..) el desplazamiento entre estator y rotor.
En un varidor sin realimentación… nos ahorramos el coste del encoder… pero… el resultado… dependará de la ‘bondad’ del algoritmo utilizado por el fabricante del equipo.
Hola.
Buen artículo sinceramente, creo que ya me empiezan a cuadrar algunas cosillas sobre este tipo de control.
Tengo unas transparencias por aquí de este tipo de control pero no están muy explicadas debido a que son transparencias y me estaba volviendo medioloco intentando descifrarlas, así que gracias por aclararme conceptos.
Un saludo.
Disculpa si te hago una pregunta muy obia para ti pero es que ahun recien intento entender este tema:
Cual es la deferencia básica desde el punto de vista operativo entre un accionamiento con convertidor con técnicas escalares y técnicas vectoriales. (Velocidad y torque)
agracederé tu respuesta
gracias.
Gracias por publicar este artículo. Sintetiza de una manera muy clara algo que no podía entender hace mucho tiempo.
Por lo general los motores paso a paso (stepper motors) utilizan un sistema de control más sencillo… y se obtienen peores prestaciones.
Con un control escalar vas a terner por lo general un mal control del par. Si el control de par no es crítico para tu aplicación… un variador escalar acostumbra a ser más económico.
muy interesante tu aporte, mi consulta es en el caso de que yo desee aplicar un control vectorial entonces debo solicitar al vendedor un variador vectorial especificamente? los hay en cualquier marca? es compleja la programacion? como identifico un variador vectorial o escalar si esta ya instalado?
Si el vendedor es un buen vendedor (se supone que debe aconsejarte, no sólo vender).
Variadores vectoriales encontrarás en cualquier marca.
La programación no tiene que ser mucho más compleja que la de un escalar, lo que ocurre es que un variador vectorial acostumbra a ser de gama más alta que un escalar y por tanto posiblemente tendrá más parámetros para ajustar, dado que normalmente tendrá mayor funcionalidad y prestaciones.
Creo que lo mejor para identificar qué tipo de variador tienes instalado es utilizar la la referencia del producto y buscar en el catálogo del fabricante o manual de operación.
gracais por todo el conocimient oqeu me estoy llevando, pero ademas el “plus ” esta en el estilo. me encantó, donde decía recitar el mantran, y ahora el acto de magia et. etc. supongo que Mc Graw Hill debe tener algún tratado de 100 dolares, y 1500 pag. pero nunca tan ameno como este curso. que es mas atrapante que una novela brasilera.