Proyecto Global Integrador: Control de Accionamiento de CA con Motor Sincrónico de Imanes Permanentes
El estudio se centra en el modelado, diseño, simulación y análisis de desempeño de un sistema de control automático de posición y movimiento para un accionamiento electromecánico de 4 cuadrantes, compuesto por: máquina eléctrica de corriente alterna (CA) trifásica sincrónica con excitación por imanes permanentes (PMSM), alimentada por inversor trifásico desde fuente de CC; reductor de velocidad planetario de salida hacia la carga mecánica; y realimentación con 1 sensor de posición (encoder) en el eje del motor, más 3 sensores de corriente instantánea de fases en la salida del inversor al estator.
En la siguiente imagen se observa el mapa complejo de los polos y ceros de el sistema LTI a lazo abierto:
Dado que los parámetros Jl (inercia del motor) y bl (coeficiente de fricción viscosa) son variables entre un mínimo y un máximo, y la resistencia eléctrica del estator se puede analizar como función de su temperatura, se muestra los valores que toman los polos y el cero al considerar los valores medios o nominales (en negro), mínimos (azul) y máximos (rojo) de Jeq y beq mientras la temperatura varía de 40°C (marca de mayor espesor) a 115°C.
- Frecuencia natural del sistema a lazo abierto: wn = 314.5047 rad/s
- Amortiguamiento relativo del sistema a lazo abierto: s = 0.2838 (Respuesta subamortiguada)
A continuación se expone la respuesta del sistema LTI a lazo abierto ante un escalón de tensión de +19.596V a los 0.1s, seguido de un escalón de torque de carga de +1.57Nm a los 0.3s.
| Escalón de tensión | Escalón de torque de carga |
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Tensión en componentes abc, aplicando transformación inversa de Park:
La respuesta del ángulo del eje motor en el tiempo es la siguiente:
La respuesta de la velocidad angular del eje motor en el tiempo es la siguiente:
| Respuesta de velocidad angular | Ampliación de la respuesta en 0.3s (escalón de torque de carga) |
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La corriente iq a la izquierda y a la derecha en componentes abc mediante transformación inversa de Park:
| Corriente iq | Corrientes de fase a, b y c |
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Se verificó que el valor de las componentes d y 0 de corriente tienen valor constante nulo, debido a las restricciones impuestas.
La respuesta del torque motor en el tiempo es la siguiente:
| Respuesta del torque motor | Ampliación de la respuesta en 0.3s (escalón de torque de carga) |
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La temperatura del estator en el tiempo es la siguiente:
| Temperatura del estator | Temperatura en lapso de tiempo mayor |
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