Este artículo presenta la tecnología de control de Zilog Motor Control optimizada para proporcionar estrategias de control y soluciones relevantes para los requisitos de la industria actual. El artículo también analiza las estrategias de control por tipo de motor, el control de frenado regenerativo y las características y aplicaciones de los diferentes tipos de control de motores.
La demanda de eficiencia y control de motores eléctricos está aumentando en todos los sectores comerciales, desde electrodomésticos y vehículos eléctricos hasta equipos industriales y aplicaciones aeroespaciales. Las máquinas ACIM han soportado la mayoría de los requisitos comerciales durante décadas, pero la capacidad de controlarlos es muy limitada debido al funcionamiento normal con las frecuencias suministradas por la red.
La llegada de microcontroladores asequibles ha aumentado considerablemente el control de los motores ACIM. Esto se debe a que el voltaje de la red se puede rectificar y reducir para que se pueda usar un microcontrolador para generar patrones sinusoidales y señales de control para operar la máquina ACIM. No obstante, existe un factor de deslizamiento inherente en las máquinas ACIM, conocido como velocidad asíncrona, que hace que las máquinas ACIM sean menos eficientes que sus contrapartes de CC sin escobillas (BLDC), especialmente en tamaños de motor más pequeños. Los motores de CA síncronos y síncronos de imanes permanentes (PMSM), por otro lado, suelen ser más eficientes y adecuados incluso para las aplicaciones más exigentes.
Para evaluar los métodos de conducción adecuados para motores BLDC, PMSM o ACIM, Zilog ha desarrollado un completo kit de control de motores de serie multimotor que incluye el Z32F128 ARM Cortex M3 de Zilog. El mejor método de controlador para su aplicación.
metodologia de control motor
Estos parámetros de control del motor se pueden monitorear con los siguientes esquemas de accionamiento de control: Zilog admite todos estos con las notas de aplicación correspondientes.
- Rectificación trapezoidal trifásica sin sensor
- Sensor Hall conmutación trapezoidal trifásica
- Conmutación PWM sinusoidal con retroalimentación del sensor Hall
- Modulación de vector espacial con retroalimentación de sensor Hall en un motor BLDC
- Modulación del vector espacial Rectificación de la máquina ACIM por el principio V/F
- Control de vector espacial/FOC de derivación única para ACIM usando coordenadas cartesianas
- Dual Shunt Space Vector Control/FOC para ACIM utilizando coordenadas polares
tipos de motores electricos
- Motor tipo escobillas BLDC
- Motor trifásico sin escobillas BLDC (adecuado para conmutación trapezoidal)
- Las máquinas síncronas de imanes permanentes (PMSM, PMAC) tienen una disposición de alambre de estator sinusoidal (bajo par de arranque, adecuado para conmutación sinusoidal, de vector espacial y controlada por FOC).
- Motor de inducción de CA (ACIM): máquina asíncrona adecuada para modulación sinusoidal, vector espacial y control orientado al campo
Estrategia de control común
La comunicación en bloque ajusta el ángulo de fase cada 60 grados, lo que genera un error de ±30 grados. Sin embargo, esto es aceptable para muchas aplicaciones de accionamiento de motores. El control sinusoidal (que incluye la modulación del vector espacial y el control orientado al campo) permite ajustar la conmutación para que los campos del rotor y el estator estén a 90 grados entre sí.
Los esquemas de rectificación comunes incluyen:
- Rectificación trapezoidal monofásica (sensor Hall)
- Rectificación sinusoidal trifásica (sensor/sensorless)
- Modulación PWM sinusoidal (hall, codificador)
- Modulación de vector espacial (principalmente para máquinas ACIM y PMSM, en su mayoría sensores que usan codificadores o Halls)
- El control de vector espacial/FOC se usa principalmente para ACIM, pero también se puede diseñar para PMSM
- Selección de estrategia de control por tipo de motor
El control sinusoidal es adecuado para motores de tipo BLDC. Esto se debe a que este esquema de accionamiento utiliza más el voltaje del bus y tiende a hacer que las máquinas BLDC funcionen de manera más silenciosa, tanto eléctrica como acústicamente. Sin embargo, las máquinas de tipo BLDC no tienen estatores de devanado sinusoidal y, por lo tanto, grandes retenes, por lo que la forma de onda actual puede no ser muy sinusoidal. Por otro lado, el uso de control de motores trapezoidales con máquinas PMSM o ACIM no aprovecha este tipo de máquinas.
Las máquinas de tipo ACIM, PMSM o PMAC tienen estatores bobinados sinusoidales que aprovechan estas estrategias de control, por lo que las estrategias de modulación de vector espacial, control orientado al campo y PWM sinusoidal son las más adecuadas.