Diseño de un control automático de motores de inducción, usando un inversor trifásico con tiristores conmutables

Abstract

Los motores de inducción se caracterizan por ser robustos, livianos, versátiles y de bajo costo. Funcionan a velocidad constante, por lo que siempre a concitado interés en el desarrollo de controles para hacer de su velocidad un parámetro variable. En los controles de velocidad de motores de inducción, un elemento fundamental de potencia es el inversor, cuya finalidad es de generar señales trifásicas de frecuencia y corriente ajustables, para alimentar al motor. El presente estudio precisamente se vuelca a diseñar un control de velocidad de motor de inducción teniendo un inversor trifásico alimentado por fuente de corriente, hecho con tiristores Gate Turn Off. Estos tiristores conocidos también como GTOs, son dispositivos semiconductores que no requieren de circuitos de conmutación como los tiristores convencionales. Dentro de las ventajas del inversor con GTOs, sobre el inversor con tiristores convencionales, se pueden citar a las siguientes: 1. Como los GTOs tienen tiempos de prendido y de apagado muy pequeños, originan que el modo de cambio de pulso sea más uniforme, por lo que la frecuencia controlada puede tener más rango de variación. 2. La capacidad de apagado de corriente, es independiente de la alimentación de continua. Características que permite usar inclusive una fuente de continua de pobre estabilidad, cuando no es necesario tener alta precisión. 3. Los efectos de la interferencia inductiva, que es producto de la corriente de conmutación, no se presentan. 4. Aún que existen pequeñísimas pérdidas en el control de gate de los GTOs, las pérdidas totales son insignificantes, haciendo del inversor de alta eficiencia. 5. La configuración del circuito del inversor se hace menos compleja, dando un equipo de menor tamaño y de peso más ligero. La estructura del sistema de control de velocidad del motor de inducción es dividido en dos sub-sistemas, siendo uno el de Control Slip-Phase Locked Loop y el otro de Control de Torque. El Phase Locked Loop (PLL), que recientemente se está popularizando en su aplicación, es un lazo servo- electrónico, conformado básicamente de un detector de fase, un filtro y un oscilador controlado por voltaje, que hace uso de realimentación de frecuencia. Usualmente, de los PLLs monolíticos, se utiliza el detector de fase, por poseer gran ancho de banda, inmunidad al ruido y alta selectividad. Finalmente, se diseñará la circuitería del sistema de control con uso de la técnica CMOS. Se pondrá énfasis en el control de gate GTO, en especial en el apagado por ser la parte más crítica.