Control Vectorial de PMSMs

Existen diferentes estrategias que se pueden seguir para el control de Motores Síncronos de Imán Permanente (PMSM); el control vectorial ha mostrado algunas ventajas sobre otras estrategias.

Vectores o Escalares

El control vectorial presenta notables ventajas frente a los controles tradicionales escalares cuando hablamos de motores PMSM. Mediante un control escalar no se está controlando el motor exactamente, pero en cambio se tiene una idea bastante aproximada de lo que está haciendo y en muchas ocasiones es suficiente. El inversor proporciona al motor un voltaje y una frecuencia y en consecuencia el motor responderá.

Por otra parte el control vectorial se basa en conocer la posición del motor, lo que permite determinar el campo magnético necesario para empujar el rotor en la dirección deseada (y además se hace varios miles de veces por segundo). Un control escalar solo sería capaz de proporcionar un punto de velocidad para que el motor lo siguiese lo mejor posible, sin importar factores externos y/o perturbaciones.

Generando el campo magnético

La parte más importante del control vectorial es obtener la posición del rotor. Es decir, a qué dirección apunta el campo magnético del rotor.

La dirección real del campo magnético viene dada por la fuerza electromotriz (EMF) del motor que es inducida en los devanados del estator por el campo magnético del rotor. Esta EMF se comportará como una fuente de voltaje conectada en serie con la resistencia del rotor / inductancia de fuga y en paralelo con la inductancia magnetizante. Si se conocen los parámetros del motor, es posible estimar el valor de la EMF. Este valor es un vector, es decir, tiene una magnitud y una dirección que apunta en la misma dirección que el campo magnético del rotor. A este algoritmo se le denomina comúnmente observador.

Una vez determinado el campo magnético, la parte de control suele ser un regulador PI que controla dos parámetros:

  1. Par, controlado por la corriente activa comandada.
  2. Flujo del campo magnético, dado por la corriente reactiva.

Pero, si las corrientes de cada fase del motor son dinámicas, sinusoidales y dependientes del tiempo, ¿Cómo se pueden controlar con un controlador PI? La respuesta se encuentra en las transformadas de Clarke y Park que simplemente mueven el sistema de referencia hasta situarlo en el rotor, de forma que el resultado pasa a ser dos componentes escalares independientes del tiempo ideales para ser controladas por controlador clásico (como un PI).  

Con estas pequeñas complejidades añadidas se consigue un control mucho más preciso, eficiente y moderno.

La visión de Embention

Teniendo en cuenta este contexto, Embention ha lanzado al mercado su nueva gama de productos MC25KW y MC280 implementando un control FOC de alta eficiencia y sin necesidad de sensorización extra. Gracias a esto se consigue un control óptimo y una gestión inteligente de la corriente utilizada, permitiendo un consumo adecuado para cada aplicación.

Además, se fabrica siguiendo un estricto procedimiento de fabricación (ATP), incluyendo fases de ESS (estrés ambiental en temperatura y vibración) siendo posible probar la fiabilidad del ESC a las autoridades, proporcionando cálculos de MTBF, ATR (informes de aceptación de ensayos), COC (Certificado de conformidad), DO178 (PSAC, SDP, SQAP, etc.) y DO254 (PHAC, HVVP, HTP, etc.)   

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