PROYECTO DE CONTROL CON MICROPROCESADORESCONTROLADOR DE VELOCIDAD DE UN MOTOR MONOFSICO DE INDUCCIN EMPLEANDO LA TCNICA DE CONTROL SPWM.

Dalton CeliJohnny ChicaMauricio OrtzEvelyn ParedesDavid QuispeHenry Toscano

OBJETIVO

Disear e implementar un controlador de velocidad de un motor monofsico de induccin empleando la tcnica de control SPWM de 2 o 3 niveles variando la velocidad del motor entre el 50% y el 100% de su valor nominal.

RESUMEN

En este proyecto se presenta el control de un motor monofsico de induccin mediante la tcnica SPWM de 2 y 3 niveles; para lo cual se desarrollarlo una parte de control y una de potencia.

La parte de potencia consta de un inversor monofsico DC/AC tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los optotransistores NPN PC817; una fuente de 5 VDC para polarizar el microcontrolador ATmega 16; y una fuente de 100 VDC para el motor.El control se realiza con el microcontrolador ATmega 16 con el cual se genera las ondas SPWM y se vara la velocidad del motor en un rango del 50% al 100%.

FUNDAMENTO TEORICO

Inversores monofsicos en puente

MODULACIN SENOIDAL DE ANCHO DE PULSO (SPWM)

2 nivelesComparacin; b) seal S1,S2; c) seal S3, S4El voltaje de salida es un voltaje variante entre positivo y negativo (2 niveles):

3 nivelesComparacin, b) SPWM para S1 y S3, c) Seal para S2, d) Seal para S4El voltaje de salida es un voltaje variante entre positivo, cero y negativo:

MOTOR MONOFSICO DE INDUCCINCaractersticas: TIPO DE MOTOR:MOTOR MONOFSICO DE INDUCCIN MARCA:TOSHIBA VOLTAJE NOMINAL:100Vac FRECUENCIA:60 Hz CORRIENTE:0.5 A POTENCIA:45W VELOCIDAD:238.7rpm

CRITERIOS DE DISEO MOSFETSVoltaje Drenaje Fuente VDS 500 VVoltaje Drenaje Compuerta(RGS= 20k) VDGR=500 VCorriente continua de drenaje ID=4.5 AVoltaje Compuerta Fuente VGS=20 VMaxima Potencia de Disipacin PD=75 WTiempo de retardo de encendido to(on)=17 nsTiempo de retardo de apagado to(off)=53 nsTiempo de subida Tr=23 nsTiempo de bajada Tf=23 nsIRF830

DIODOS1n4007 Voltaje pico inverso (VPI) de -110 V

FUENTES

Se utiliz tres fuentes aisladas para el activado de los MOSFET, una para cada optotransistor de la parte superior del inversor y la ultima fuente para los tiristores conectados en la parte inferior.

REGULADORES

Se utiliz reguladores de voltaje de la familia LM78xx los cuales entregan una corriente mxima de 1 A. Poseen proteccin contra sobrecargas trmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su temperatura de juntura supere los 125C.

DISEO DEL SOFTWARE DE CONTROL

MICROCONTROLADOR ATMEGA 16Caractersticas:Voltajes de operacin4,5 a 5,5 VdcFrecuencia de trabajo.0 a 16 MHzMemoria flash..16KbMicroprocesador.8bitsMemoria SRAM1KbMemoria EEPROM..512BytesInterfaz JTAG2 Timers/Contadores (8bits)1 Timer (16bits)8 Canales ADCI2C Interfaz Serial

PROGRAMA DE CONTROL

El programa de control que se realiz para este proyecto se lo ha trabajado en el lenguaje BASIC de programacin para el microprocesador ATmega16 con su programa BASCOM-AVR.Se ha dividido el trabajo de programacin en diferentes partes importantes para la optimizacin del programa y adems para poder variar el programa si se desea ampliar los beneficios del mismo.

PROGRAMA DE CONTROLCONFIGURACIN INICIALINTERRUPCIONESTABLAS DE FORMAS DE ONDACASO 1: SPWM DOS NIVELESCASO 2: SPWM TRES NIVELES

Circuito de Control

gradosradianessenorespues1senotrian00095,259512712710,017453290,0174524196,912341796141,2222214120,034906590,034899598,574177198155,4444415530,052359880,05233596100,235100169,6666616940,069813170,06975647101,894304101183,8888818350,087266460,08715574103,551584103198,111119860,104719760,10452846105,206336105212,3333221270,122173050,12186934106,858055106226,5555422680,139626340,1391731108,506238108240,7777624090,157079630,15643447110,150383110254,99998254100,174532930,17364818111,789989111240,83334240110,191986220,190809113,424557113226,666674226120,209439510,20791169115,053589115212,500008212130,22689280,22495105116,676588116198,333342198140,24434610,2419219118,293061118184,166676184150,261799390,25881905119,902514119170,00001170160,279252680,27563736121,504458121155,833344155170,296705970,2923717123,098405123141,666678141180,314159270,30901699124,683869124127,500012127190,331612560,32556815126,260367126113,333346113200,349065850,34202014127,82741912799,1666899210,366519140,35836795129,38454712985,00001485220,383972440,37460659130,93127813070,83334870

DIAGRAMA DE FLUJO

PROBLEMAS CON EL PROYECTOTABLAS DE ONDAS TRIANGULAR Y SINUSOIDAL FRECUENCIA DEL SPWMTIEMPOS MUERTOSARRANQUE DEL MOTORDISIPADORES DE CALOR

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESEs recomendable para el buen funcionamiento del motor realizar una rampa de aceleracin, ya que se debe vencer el torque de inercia en el arranque del motor.En la parte del programa de control se opt por realizar tablas de las seales triangular y sinusoidal con una relacin de 10 a 1 para la comparacin y la obtencin de la seal SPWM.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESSe realiz una conversin de voltaje AC/DC de 60Hz a una DC/AC de diferente frecuencia.La polarizacin de los optotransistores se la puede realizar mediante drivers IR2102 el cual provee de dos seales de polarizacin con tierras diferentes, pero debido a que stos son muy sensibles a cortocircuitos no se los utiliz en el proyecto.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESEl perjuicio es que introducimos armnicos en la red ya que estamos obteniendo ondas senoidales basndonos en modulacin de anchos de pulso con corriente continuaSe debe tomar en cuenta que la implementacin de una proteccin adicional contra cortocircuito es necesaria debido a que los mosfets son muy sensibles a esto.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESLa diferencia de usar la tcnica de modulacin de dos y tres niveles es que en la de tres se obtiene mayor potencia activa en la carga, con lo cual tenemos un mejor rendimiento en el motor.La desventaja de usar los conversores AC/DC y DC/AC es que el motor tiene un voltaje nominal de 110V pero al rectificarle en la carga no podemos tener el mismo voltaje sino es menor y perjudica a la potencia de salida.

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