MASKAY 10(2), Nov 2020 Recibido (Received): 2020/04/25 ISSN 1390-6712 Aceptado (Accepted): 2020/06/07

DOI: 10.24133/maskay.v10i2.1679 64 MASKAY

Abstract—The present work shows the design and implementation of a variable frequency drive for a three-phase induction motor using the model predictive control algorithm (MPC). The strategy is based on the estimation of the internal model machine to be controlled. The simulation analyzes the performance of the controller against variations in the estimation of the motor parameters at different operating points. The control system is implemented using the TMS320F28335 microcontroller and a three-phase two-level inverter using an IRAM 136 3063b. Finally, the performance of the experimental system is compared using computational tools.

Index Terms— Speed control, model predictive control, induction motor

Resumen—El presente trabajo muestra el diseño e implementación de un variador de frecuencia para un motor trifásico de tipo inducción utilizando el algoritmo de control predictivo por modelo (MPC). La estrategia se fundamenta en la estimación del modelo interno de la máquina a controlar. Mediante simulación se analiza el comportamiento del controlador ante variaciones en la estimación de los parámetros del motor y distintos puntos de operación. El sistema de control es implantado mediante el microcontrolador TMS320F28335 y un inversor trifásico de dos niveles con el uso del IRAM 136-3063b. Finalmente, el comportamiento del sistema experimental es comparado mediante herramientas computacionales.

Palabras Claves— Control de velocidad, control predictivo por modelo, motor de inducción

I. INTRODUCCIÓN n la actualidad, una gran variedad de procesos industriales presenta la necesidad de variar la velocidad de una

máquina eléctrica. Para distintos fines como sistemas de bombeo de fluidos, bandas transportadoras y sistemas mecánicos en general. Una de las máquinas eléctricas más usadas en el sector industrial es el motor trifásico de inducción debido a su bajo costo y mantenimiento. Para el control de velocidad de máquinas de este tipo, una de las técnicas más usadas es basadas en la variación de la frecuencia [1], donde

L.G. Gonzalez, C. A. Espinoza and R. O. Guerrero are with the Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones, Universidad de Cuenca, Ecuador,(e-mail:luis.gonzalez@ucuenca.edu.ec, adrian.espinoza92@ucuenca.ec, ricardo.guerreroc@ucuenca.ec.

muchos de los convertidores de potencia para tal fin utilizan técnicas de modulación que no optimizan el control y la entrega de energía, como por ejemplo la modulación por ancho de pulso sinusoidal (PWM) [1] en comparación a técnicas más recientes como las de modulaciones por espacios vectoriales (SVM) que aprovechan más el bus de continua y reducen las conmutaciones de los transistores [2].

El control de la velocidad de giro y par mecánico de un motor trifásico de inducción en el sector industrial cuenta con limitados métodos de control [3]. Los variadores de velocidad en su composición interna cuentan con convertidores de potencia encargados de transformar la energía en corriente continua a corriente alterna a frecuencia variable [3]. Para cumplir con este propósito, la implementación de un tipo de modulación es un aspecto importante. Actualmente, en la mayoría de implementaciones industriales los variadores de velocidad, inversores monofásicos o trifásicos utilizan modulación por ancho de pulso y modulación por espacios vectoriales pero hoy en días las técnicas basadas en control predictivo por modelo (MPC) tienen especial interés [4].

Otras técnicas con gran perspectiva son las que utilizan un control por modelo interno que utilizan estimaciones del proceso a controlar junto a horizontes de predicción que permiten mejorar el desempeño del sistema [6]. En este particular, una de estas técnicas destaca el MPC que permite hacer el seguimiento de las corrientes de referencia con la evaluación de las 8 combinaciones posibles en el inversor fuente de voltaje (VSI) de 2 niveles, esto con el fin de alcanzar la velocidad de operación deseada según las necesidades del proceso.

En el presente artículo se presenta el desarrollo de un variador de velocidad para un motor de baja potencia con el uso de la técnica de variación de frecuencia, ésta técnica se aplica con control digital desarrollado mediante un microcontrolador del tipo TMS320F28335 [7], de punto flotante, que ejecuta el control MPC desarrollado en [3]. En busca de mostrar la implementación de la técnica MPC con un motor de inducción y el desempeño del seguimiento de la velocidad del motor ante cambios en la referencia de frecuencia y error en las estimación en los parámetros de la carga a manejar, en el estudio se evidencia el comportamiento

Implementación del algoritmo MPC a un inversor de dos niveles para un motor trifásico

de inducción MPC algorithm implementation to a two-level inverter

for a three-phase induction motor L.G. González, C. A. Espinoza, R. O. Guerrero

E

65

depausprca

sisvadedecolopotam

mseescococolazorprca

dedecovapracdecomMqu

Fig

reveun

5

e la técnica toarámetros caraso de equiparogramación, aracterísticas y

II. CEl MPC tien

stema para ariables controe control geeterminado, ontroladores qs últimos años

otencia [5]. Ombién han sidEl MPC para

mediante la vare describe comstados posibleonvertidor [3]omportamientoonmutación. Ezos de contrientado a flujroporcionales arga.

Para su implee costo evaluade potencia, ponvertidor DCalores estimadrincipalmente ctuales y del me los valores fonmutación y

mediante una fuMPC a utilizar ue es una mod

g. 1. Diagrama d

En la Fig. 1ferencia en e

elocidad, estasn vector de las

omando en cuacterísticos deamiento que

que puede y ser utilizado

CONTROL PRE

ne su base enpredecir el oladas. El MPeneral y nopor lo tant

que desde los s ha tenido es

Otras aplicaciodo estudiadas ea el control de iación de la fr

mo una estrateges de conmuta], los cualeso de las v

Esta técnica prtrol sintonizaujo, que utiliz

integrales par

ementación, eda en todos lopara esta ap

C/AC como fuedos de las co

a partir de modelo de la cafuturos se calse selecciona

unción de costes el usado en

dificación de la

de bloques del laz

1, X* (k) es el instante k, s impondrán las mediciones d

uenta considere las maquinapermite unaser modific

un múltiples a

EDICTIVO POR Mn la utilizacicomportamien

PC se describeo específico to, engloba años 80, han pecial interés ones para el en [8], [9]. velocidad de

recuencia y amgia basada en ación que deps son usadosvariables de resenta la venables, a difea generalmenra el control d

el criterio consos estados posiplicación, dadente de voltaje

orrientes de lala medición

arga, de manecula para cad

a el estado quto [3]. El esqun [3] que se ma presentada en

zo de control basa

un vector dedonde a efec

a amplitud y de corriente en

rables errores as eléctricas, a rápida y vcada para aaplicaciones.

MODELO ón del modento futuro de como una t

para un siuna famili

sido aplicadaen la electróncontrol de e

máquinas elécmplitud de corun número finpende del nivs para prede

cada estadntaja de no necrencia del c

nte lazos de cde la corriente

siste en una fuibles del convedo el uso de de dos nivela carga se obn de las correra que la predda posible estaue minimiza euema que desc

muestra en la Fn [2].

ado en MPC.

e las corrientctos del contfrecuencia, Xn la carga, X (

de los con el

versátil agregar

elo del de las técnica istema ia de

as y en nica de energía

ctricas rriente, nito de vel del ecir el do de cesitar control control e en la

unción ertidor de un les, los btienen rientes

dicción ado de l error

cribe el ig. 1 y

tes de trol de

(k) es (k + 1)

es evaloconcargneureprelecresi[3]. en ede utilicálcde dla m

Ahilo(fswen funccorr

Dcomlínela cvoltelececuaestacompor comEstevα (krefecost

Don

α y líne

Lcon3.3k

el vector de ores, y S es elvertidor. La ega a utilizar, dtro y los voltaresentan las cctromotriz indstencia e induA partir de la

el sistema estaClarke, y a

ización de la culo de la deridiscretización misma de conm

aN

bN

cN

vvv

Asumiendo quos equilibrado≫ f), donde flos devanadoción a la velriente estimad

( 1)pi kα +

De la misma fmponente β, dea de la compoomponente α,taje de líneactromotriz indación (2), util

ar presentes embinaciones se

dos combinmbinaciones ae vector permk). Con el fin

erencia X* (k)tos según la ec

* (g i kα=

nde *iα e *iβ son

β, respectivamea de la compo

III. CON

La técnica devertidor AC/kW, a partir

predicción col vector de ac

ecuación (1) redonde vN, vaN, vajes de fase a ncorrientes de

ducida de la muctancia equiva ecuación 1, sacionario ortog

su vez al aproximaciónivada. Es impse realiza a la

mutación de lo

N a

N b

N c

idL idt

i

= +

e el sistema ao donde vN = f es la frecuens de la maqulocidad de ro

da de la compo

1 sRT iL α

= +

forma se obtiedonde piα repronente α, iα es Ts = 1/fsw es e

a en la comducida de la mliza las 8 comben el inversoe identifican mnaciones nulactivas (100) (

mite estimar lde minimizar

) y las medidcuación (3) [3

1) ( 1pk i kα+ − +

las corrientes

mente, piα e piβonente α y β, r

NSIDERACIONE

e control en /DC y DC/A

de una alim

on un tamañoctuación óptimepresenta el mvbN, vcN represneutro, respec

línea; ea, ebmáquina; y, R y

valente por fase obtiene el mgonal (α, β) coespacio disc

n de Euler haportante destaca frecuencia deos transistores f

a a

b b

c c

i eR i e

i e

+ +

a controlar, es 0 y eα (k) ≈ e

ncia fundamenuina eléctrica otación deseaonente α media

[( ) (sTk v kLα α+

ene la corrienresenta la corrs la corriente del periodo de

mponente α, máquina en la mbinaciones poor trifásico demediante el veas como (00(110) (010) (los posibles vr el error entredas es utiliza]:

*1) ( 1)i kβ+ + −

s de referenciap son las corrierespectivament

ES TÉCNICAS D

estudio es deAC con potementación trifá

MASK

o de n=8 posma que se aplicmodelo típico dsentan el voltajctivamente; ia, b, ec es la fuy L representaase de la maqmodelo equivalon la transformcreto mediantacia adelante ecar que el proe muestreo, qufsw = 40kHz.

Nv

+

un sistema deeα (k + 1) cu

ntal de la corriy es variabl

ada, se obtienante (2) [3]:

]) ( )k e kα−

nte estimada driente estimadde línea medidmuestreo, 𝑣eα es la fu

componente αosibles que pue 2 niveles, ector S, compu00) y (111) (011) (001) (1voltajes de se las corriente

ada la función

( 1)pi kβ− +

a en la compon

entes estimadate.

DE DISEÑO esarrollada en

encia nominafásica con ten

KAY

ibles ca al de la je de ib, ic

uerza an la quina lente mada te la en el oceso ue es

(1)

e tres ando iente le en ne la

(2)

de la da de da en es el

uerza α. La ueden estas uesto y 6

101). alida es de n de

(3)

nente

as de

n un l de nsión

66

VLdi

A.

untriut36baExpam

B.

altde30untradey esdeprpotoló

DesisutqudifijcocirdesisdeIngaunco

efcircoel reeletra

eléamve

6

LL_rms = 220V señado dos eta

Conversión Esta etapa co

na corriente ifásico no cotilizado, corres6MT160. Con anco de condexperimentalmearalelo de 100

máximo del 5%

Conversión El convertido

terna para la el fabricante 063b [10], simn convertidor ansistores IGBe rama máximes compatible

sta aplicación e un inversorrotección de sotencia. Para ltal de 6 IGBTgicas con niveEl diagrama t

e acuerdo al cstemas de exctilizan un circuue permite emensionamienjado la frecuondensadores drcuito antes me la máquina stema de conte la familia nstruments [7alvánico mednidireccionalesompatible con

En relación afecto hall del rcuitos de aco

on frecuenciasaislamiento

ducir los ectromagnéticansistores en cPara lograr

éctrica, el simplitud y frecelocidad de la

a 60Hz. Paraapas definidas

AC/DC onvierte la enecontinua, en ontrolado de sponde a un rel fin de redu

ensadores conente, se util00µF, donde

%.

DC/AC or de potenciamáquina elécInfinieon® de

milar al utilizadcon topolog

BTs con capacma de 30A, vole con una señael circuito intr trifásico, asobre corrientela gestión de eTs en su interioeles compatibltípico de conecircuito típicocitación de louito de bombeenergizar la nto del circuiuencia de code bombeo de

mencionado eleléctrica es

trol es implemde micropro

]. El controdiante un s para el manniveles TTL d

al sensado de modelo FHSondicionamiens de corte en eentre el sistemproblemas a

ca producida convertidor DC

la variaciónistema utilizacuencia definia máquina, asp

a cumplir con s de la siguien

rgía alterna deella se utilionda compl

rectificador noucir el voltaje n una capacidalizaron dos se obtiene un

a destinado a ctrica, utiliza ee la serie i-Mdo en [11]. Esía VSI de 2

cidad nominal taje máximo dal TTL en entrtegrado cumpldemás cuentae y tensión enenergía, el ciror que son actles a TTL. exión, es mosto de conexións transistores

eo de carga (deunión puert

to de excitacionmutación ene carga de 4.7l sistema de c

presentado ementado en unocesadores TMl es utilizadoptoacoplado

nejo de las entdel IRAM 136corriente, se

S 40-P/SP600nto de señal cel orden de 53ma de controasociados a

por la coC/AC.

n de velocidaa corrientes idas sin tenerpecto que per

este objetivote manera:

el sistema trifáiza un rectifleta, el dispo

o controlado mde rizo se util

ad nominal decondensadore

n voltaje de

generar la corel circuito ded

Motion IRAMste circuito co

niveles a bade 3.3kW, cor

del bus DC deradas de contrle con las funa con circuitn los transistorcuito cuenta ctivados por en

trado en la Fign se observa q

superiores deel inglés boot-ta fuente. Paión de puerta n fsw = 40k

7 µF. Con el ucontrol de veloen la Fig. 2(n controlador MS320F de

do con aislamor de 6 ctradas de activ6-3063b. utilizan senso0 [12] acoplacon filtros pas30Hz, que per

ol y potencia,la interfe

nmutación d

ad en la máde referenci

r realimentacirmite variacion

o se ha

ásico a ficador ositivo

modelo lizó un e 2mF. es en rizado

rriente dicado

M 136-ontiene ase de rriente

e 600V rol. En

nciones tos de ores de con un ntradas

g. 2(a). que los e rama -strap) ara el

se ha kHz, y uso del ocidad (b). El digital Texas

miento canales vación

ores de ados a sa bajo rmiten y así

erencia de los

áquina a con ión de nes en

la vse e

Fig. de ve

IV

Mcapaque se maplidiag

Fig.

Pel c

velocidad debiexponga a carg

2. (a) Conexión elocidad.

V. ANÁLISIS

MPC al ser unacidad de darse puedan pre

muestra un anáicación del vagrama emulad

3. Digrama cont

Para el controlconvertidor de

do al deslizamgas mecánicas

(

(IRAM 136-3063

DE COMPORTACOMPUTA

n algoritmo dr una respuestesentar en el sálisis de robusariador de ve

do en PSIM®.

trol de velocidad

l de velocidad e voltaje AC/

miento a medid en el rotor.

(a)

(b) 3b, (b) diagrama d

AMIENTO CON ACIONALES de alta eficiena efectiva sob

sistema. En el stez del algoritelocidad. La F

bajo estudio emu

d del motor elé/DC, cuya señ

MASK

da que la máq

de bloques del va

HERRAMIENTA

ncia debe tenbre las variacipresente aparttmo MPC sobFig. 3, muestr

ulado en PSIM®

éctrico se utiliñal no es ide

KAY

quina

ariador

AS

er la iones tado,

bre la ra el

izada al, y

67

exdela esencoobcosimtie20dequenla en

Figseg

A.pa

Mcocoesla escococode5(copr

7

xiste un rizadoestacar que la

frecuencia dspectral también la carga. Unonversión DCbtener corrienomo la observamulación PSIempo de mues0µs, en dondeel 6.63%, estaue es una aplicn cuanto a cali

corriente de rn promedio me

g. 4. (a) Comporguimiento de corr

Comportamarámetros del

Otro aspectoMPC sobre omportamientoomponentes instudiado distin

resistencia dstimación de laontrolar en unomportamientoon amplitud dee la inductanc(b), en las forrientes con romedio meno

o como se obsefrecuencia dee la fuente deén se encuentrna vez obtenid/AC con el u

ntes en el devada en la Fig. IM®, con L =stro para el cá

e se observa qua distorsión nocación aisladaidad de energíreferencia conenor al 0.1%.

rtamiento voltaje riente de referenci

miento ante varmotor

o importante un sistema

o del mismo nternos del montos escenariode estator cona inductancia

n ±20%. Las Fo del seguimiee 5A pico a 6ia nominal pafiguras se ob

errores instores al 0.1%,

erva en la Fige rizado es de e alimentacióra en el rizadodo un voltaje uso del algorvanado de la 4(b). Por med

= 6.41mH y Rálculo de la a

que la distorsióo es significata y no está sujía, además conn error instantá

(a)

(b)

bus de continua, ia.

riaciones en l

para comproba funcional, ante la estim

otor trifásico ds, uno de ellonstante y asude los devanaFig. 5(a) y Figento en la corr0Hz con una

ara la Fig. 5(abservan el stantáneos men adicionalmen

. 4(a), es impo360Hz produn y su compo

o de voltaje de en DC, la eta

ritmo MPC pmáquina elé

dio del prograR = 1.25Ω, cacción de contón armónica, tiva, si se coneto a una normn un seguimieáneo menor al

(b) Comportami

la estimación

bar la robustees analiza

mación errada de inducción. Sos destaca maumir un error ados de la maqg. 5(b), muestriente de refervariación del

a) y -20% en lseguimiento dnores al 10%nte estas corr

ortante ucto de onente salida

apa de ermite

éctrica, ama de con un trol de que es

nsidera mativa ento de l 9% y

ento del

de los

ez del ar el de los Se han antener

en la quina a tran el rencia, +20% la Fig. de las %, en rientes

tienresp[6].

Ode ±muede varicom10%corr6.80

Fig. ±20%

Fig. R = 1

B.expe

E

nen una distopectivamente,

Otro comporta±20% en la resestran el comreferencia coiación del ±20

mportamiento %, en promedrientes tienen 0% respectivam

5. Comportamie%, (a) +20% L = 7

6. Variación res1.04 Ω.

Configuracióerimental

El prototipo de

orsión armóndistorsiones

amiento estudisistencia del e

mportamiento don amplitud d0% en la resisse obtienen e

dio menores auna distorsió

mente.

(

ento de corriente7.69mH, (b) -20%

sistencia de estato

n de prototip

e control de ve

nica total desimilares a la

iado, correspoestator. Las Figdel seguimiende 5A pico stencia nominerrores instantal 0.08%, adión armónica

(a)

(b)

e ante variación %, L = 5.34mH.

(a)

(b)

or ±20%, (a) +20%

ipo y análisi

elocidad del m

MASK

e 6.5% y 7.as encontrada

onde a la variag. 6(a) y Fig.

nto de la corria 60Hz con

nal R= 1.25Ω.táneos menoreicionalmente total de 6.39

inductancia de e

% R = 1.5 Ω, (b)

is de desemp

motor de induc

KAY

.22% as en

ación 6(b), iente una

. Del es al estas

9% y

estator

-20%,

peño

cción

68

coFicorereprpofuabsig

Fig(b)

C.ins

cocodiutFHla pocopeseprrefrese

8

on la aplicacióig. 7(a) y Fonvertidor de ctificador spectivamente

rueba donde sotencia y muncionamientobierto con el guientes comp

g. 7. Equipo de ) banco de prueba

. CalibraciónstrumentaciónCon la finali

ontrol por moomprobación dspuestos para

tilizado únicaHS 40-P/SP60

máquina a cor un sistemaorriente que cermite reducirensado, y por erocedimiento sd eléctrica trifecuencia nomi

e observó el co

ón la técnica dig. 7(b), donpotencia AD/no contro

e. En la Fig.e integra el si

máquina eléctro del sistema

fin de compponentes del si

pruebas (a) vistaas, motor + conve

n y puesn y acondiciondad de evalua

odelo predictivdel funcionam

a tal fin, en el amente sens

00 para el sensontrolar. Dada trifásico bacircula por lar el número dende los costose alimentó elfásica con unainal de 60Hz, omportamient

de control MPCnde se mues/DC y DC/AColado e . 7(b), se obsistema de conrica. Para la

a, se realizaroprobar el funcistema.

(a)

(b)

a superior converertidor+microcont

sta en funamiento de sear el comportavo, es necesarmiento del co

prototipo delsores de efesado de dos coo que el sistealanceado es a línea no mde componenteos de su impleml motor de inda tensión líneabajo esta cond

to de las corri

C se presentatra el circuitC compuesto

IRAM 136-serva el equi

ntrol, convertida verificacióon pruebas acionamiento d

rtidor AC/DC y Dtrolador

uncionamientoeñal amiento del lario la calibrac

onjunto de sel convertidor sfecto hall morrientes de línema está comp

posible estimmedida, aspect

es en el sistementación. Coducción mediaa a línea de 2dición de operientes de línea

en las to del por el

-3063b ipo de dor de

ón del a lazo de los

DC/AC,

o de

azo de ción y nsores se han

modelo nea en puesto mar la to que ma de

on este ante la

220V y ración, a en la

máqseñauna de gan

VL

apliindu3-Mcomaislael fapliuso comy secon (L =calcbloqel micampconconpermestealgoaprocamimprutincondel genopeaplidel sens

Fig.

quina eléctricaales de las corresolución deoffset de 2.5ancia de sensa

V. COMPORT

Las pruebas deicación experucción trifásic

MOTOR 1LA7mprobado el camiento entrefuncionamienticación de un en el lazo de

mprobar el funensado. El algo

los parám= 3.3951mH yculados mediaqueado y a ro

funcionamiecrocontroladorplitud de Iref =signa el funcdiciones de cmite obtener ue escenario. Doritmo del Moximada de 16

mbia de estadoportante destacna es de los mutación utilmicrocontrola

eralmente la mraciones trigoicada. La Fig.motor de ind

sado que repre

8. Corriente de f

a a partir del srrientes de la fel sensor de co5V, aspecto iado en el siste

TAMIENTO DEL

e control a lazrimental del co con poten7 080-4YA60comportamiene las etapas deto de la plamodulador Pcontrol con e

ncionamiento doritmo del MP

metros calculay R = 2.6506ante el procedtor libre [13].

ento del sir, se impone u= 4A a una freccionamiento dconmutación una velocidad

Desde el aspecMPC program6µs, tiempo mo al inicio y fcar que el tiem25µs, definid

lizada. Es impador en este mayor cantidaonométricas d. 8, presenta educción, variaesenta una cor

fase A aplicando

sensado y aconfase a y b. Finorriente de 26importante pama de control

L SISTEMA DE Czo cerrado haccontrol MPCncia nominal 0 marca SIEMnto de las etae control y poca electrónic

PWM a lazo ael MPC, esto cde los circuitoPC es puesto eados del es5Ω). Estos pdimiento de m Con la finaliistema de una corriente cuencia de f =

del algoritmo del convertid

d de rotación dcto del gasto mado presen

medido en una final de la rutmpo máximo ddo a partir deportante optimtipo de aplic

ad de tiempo ede la transfoel comportamable medida crriente pico de

MPC con f = 61.4

MASK

ndicionamientnalmente se ob mV∕A, y un vara efectos dl.

CONTROL MPCcen referencia

C a un motode 1hp, mo

MENS®, una apas de sensadotencia, se vera a través d

abierto antes dcon la intencióos de conmutaen funcionamistator del mparámetros fumediciones a rdad de comprcontrol en de referencia

= 61.4Hz. ConMPC predice

dor de potencde 3675RPM computaciona

nta una durasalida discretatina de controde ejecución de la frecuencimizar el progrcaciones dado está asociada

ormada de Clmiento de la fa

con el circuite I = 4.03A.

4 Hz.

KAY

to de btuvo valor de la

C a a la r de

odelo vez

do y rificó de la de su ón de ación iento

motor ueron rotor robar

el a con n ésta e las cia y

ante al, el ación a que ol; es de la ia de rama que a las larke ase a to de

69

luprla deremenvaremFiquco9(mveprf =de

Figf =

inre

9

La corriente ego de la pre

redictivo. La daplicación os

el obtenido malizado permi

mediante la vntregada al mariación de fferencia se ha

microcontroladoig. 8, se muesue representa ontrario, para (a), muestra el

menor frecuenelocidad de roredicción de = 45.3Hz, done 2710RPM.

g. 9. Corriente d= 45.3Hz.

Por la naturducción, la lacionada con

obtenida es eledicción estabdistorsión armsciloscopio es mediante simite el control variación de motor. El afrecuencia dea establecido or TMS320F2stra una frecue

la máxima vfrecuencias del comportamie

ncia de operotación de 221

corriente nde el motor pr

de fase A aplica

raleza del covariación de

n la frecuenci

l resultado deblecida por el

mónica de la codel 7.53%, ce

mulación. El de velocidadla frecuenci

algoritmo plaesde 37Hz hmediante una

28335. En el encia de operavelocidad de e referencia dento en régimración donde 10RPM. La Fa una frecresenta una ve

(a)

(b)

ando MPC, (a) c

omportamientovelocidad n

ia de la corri

l sistema de cmodelo de c

orriente mediderca de un 13%sistema de c

d de giro del ia de la cor

anteado permhasta 61.5Hza entrada análcaso aplicadoación de f = 6operación. En

de f = 37Hz. Lmen permanent

se obtienenFig. 9(b), muecuencia interelocidad de ro

con f = 36.9Hz,

o de un motno es directaiente aplicada

control control da con % más control motor rriente

mite la z, esta loga al o en la 61.4Hz n caso La Fig. te a la n una

estra la rmedia otación

(b) con

tor de amente a en el

motvez somcomla mommed

Lvelocomprimobse360estacomdatodel tiempermsimesta

Fig. (b) C

E

tor, este depenestá relacion

metida la máqumpensación pa

frecuencia dmento a travésdiante una resiLa Fig. 10(a), ocidad, en

mportamiento mer orden anerva, que el

00RPM (velocablecimiento cmportamiento dos reales medmicrocontrola

mpo de muesmite alcanzar

milares en tornacionario.

10. (a) ComportaComportamiento a

El presente a

0 10

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Velo

cida

d de

rota

ción

(RPM

)

00

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Velo

cida

d de

rota

ción

(RPM

)

3600 RP

nde el factor nado con la

uina. En esta aara tomar en cue referencia s de una entraistencia variab

presenta el cRPM, al

es similar a nte una entrad

punto de régcidad nominacercano a TSS=dinámico del s

diante la adquiador TMS320

streo de 25µsa la consignano a 1.8s si

(

(

amiento experimeante cambio de co

VI. CONC

artículo mues

2 3Tiem

5 10Tiem

PM

2350 RPM

3200 RPM

de deslizamiecarga mecán

aplicación no uenta este fen

es manipulaada análoga alble. comportamienarranque dla respuesta da escalón. Dgimen permanal del motor) =1.6s. La Fig.sistema de conisición de dat0F28335 con s, el comporta del lazo de cn presentar e

(a)

(b)

ental ante arranquonsigna.

CLUSIONES tra la implem

4 5mpo (S)

3600 RPM

TSS=1.6s

15mpo (S)

2200 RPM

3080

MASK

ento que este nica al cual se realizó ning

nómeno, por loada en cualql microcontrol

nto del controdel motor.

de un sistemDe esta figurnente se sitú

y un tiempo. 10(b), muestntrol de velocitos en tiempouna duración

tamiento obtecontrol en tiemerrores en es

ue a velocidad nom

mentación de

6 7

M

s

ReferenciaMedida

20 25

0 RPM

ReferenciaMedida

KAY

a su está

guna o que quier lador

ol de Este

ma de ra se a en o de tra el idad, real

n del enido mpos stado

minal,

e un

70 MASKAY

variador de frecuencia para motores asíncronos de inducción, utilizando la técnica de control por modelo predictivo. El algoritmo es implementado en un microcontrolador de punto flotante de altas prestaciones operando de forma aislada galvánicamente con la etapa de conversión de energía, en el mismo se estudian las capacidades del algoritmo de operar bajo errores en la estimación de los parámetros internos de la máquina, probando la robustez de la técnica hasta una estimación de los parámetros de la carga en un 20%. Con base a los resultados obtenidos en simulaciones y mediante experimentación, el MPC predice las corrientes de la carga en base a la estimación del modelo interno de la máquina eléctrica, logrando un seguimiento de la velocidad de consigna de forma satisfactoria sin errores de estado estacionario. La implementación sirve cono referencia para realizar pruebas de técnicas de control en máquinas eléctricas, así como aplicaciones en convertidores de potencia aplicados a las energías renovables, específicamente a energía eólica gracias a la condición del bidireccionalidad de la topología utilizada.

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