Proyecto de control con microprocesadores
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PROYECTO DE CONTROL CON MICROPROCESADORES. Dalton Celi Johnny Chica Mauricio Ortíz Evelyn Paredes David Quispe Henry Toscano. CONTROLADOR DE VELOCIDAD DE UN MOTOR MONOFÁSICO DE INDUCCIÓN EMPLEANDO LA TÉCNICA DE CONTROL SPWM. OBJETIVO.

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Proyecto de control con microprocesadores

PROYECTO DE CONTROL CON MICROPROCESADORES

  • Dalton Celi

  • Johnny Chica

  • Mauricio Ortíz

  • Evelyn Paredes

  • David Quispe

  • Henry Toscano

CONTROLADOR DE VELOCIDAD DE UN MOTOR MONOFÁSICO DE INDUCCIÓN EMPLEANDO LA TÉCNICA DE CONTROL SPWM.


Objetivo
OBJETIVO

  • Diseñar e implementar un controlador de velocidad de un motor monofásico de inducción empleando la técnica de control SPWM de 2 o 3 niveles variando la velocidad del motor entre el 50% y el 100% de su valor nominal.


Resumen
RESUMEN

  • En este proyecto se presenta el control de un motor monofásico de inducción mediante la técnica 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 monofásico 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 varía la velocidad del motor en un rango del 50% al 100%.


FUNDAMENTO TEORICO tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los


Inversores monof sicos en puente

Inversores monofásicos en puente tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los


Modulaci n senoidal de ancho de pulso spwm
MODULACIÓN SENOIDAL DE ANCHO DE PULSO (SPWM) tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los


2 niveles
2 niveles tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

El voltaje de salida es un voltaje

variante entre positivo y negativo

(2 niveles):

  • Comparación; b) señal S1,S2;

  • c) señal S3, S4


3 niveles
3 niveles tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

El voltaje de salida es un voltaje variante

entre positivo, cero y negativo:

  • Comparación, b) SPWM para S1 y S3,

  • c) Señal para S2, d) Señal para S4


Motor monof sico de inducci n
MOTOR MONOFÁSICO DE INDUCCIÓN tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • Características:

    TIPO DE MOTOR:MOTOR MONOFÁSICO DE INDUCCIÓN

    MARCA:TOSHIBA

    VOLTAJE NOMINAL:100Vac

    FRECUENCIA:60 Hz

    CORRIENTE:0.5 A

    POTENCIA:45W

    VELOCIDAD:238.7rpm


Criterios de dise o
CRITERIOS DE DISEÑO tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

IRF830

  • MOSFETS

Voltaje Drenaje Fuente VDS 500 V

Voltaje Drenaje Compuerta(RGS= 20kΩ)… VDGR=500 V

Corriente continua de drenaje ID=4.5 A

Voltaje Compuerta Fuente VGS=20 V

Maxima Potencia de Disipación PD=75 W

Tiempo de retardo de encendido to(on)=17 ns

Tiempo de retardo de apagado to(off)=53 ns

Tiempo de subida Tr=23 ns

Tiempo de bajada Tf=23 ns


Diodos
DIODOS tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • 1n4007

  • Voltaje pico inverso (VPI) de -110 V


Fuentes
FUENTES tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • Se utilizó 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
REGULADORES tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

Se utilizó reguladores de voltaje de la familia LM78xx los cuales entregan una corriente máxima de 1 A.

Poseen protección contra sobrecargas térmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en

caso de que su temperatura de juntura supere los 125°C.


Dise o del software de control
DISEÑO DEL SOFTWARE DE CONTROL tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

MICROCONTROLADOR ATMEGA 16

  • Características:Voltajes de operación……4,5 a 5,5 Vdc

  • Frecuencia de trabajo…….0 a 16 MHz

  • Memoria flash……………..16Kb

  • Microprocesador………….8bits

  • Memoria SRAM……………1Kb

  • Memoria EEPROM………..512Bytes

  • Interfaz JTAG

  • 2 Timers/Contadores (8bits)

  • 1 Timer (16bits)

  • 8 Canales ADC

  • I2C Interfaz Serial


Programa de control
PROGRAMA DE CONTROL tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • El programa de control que se realizó para este proyecto se lo ha trabajado en el lenguaje BASIC de programación para el microprocesador ATmega16 con su programa BASCOM-AVR.

  • Se ha dividido el trabajo de programación en diferentes partes importantes para la optimización del programa y además para poder variar el programa si se desea ampliar los beneficios del mismo.


Programa de control1
PROGRAMA DE CONTROL tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • CONFIGURACIÓN INICIAL

  • INTERRUPCIONES

  • TABLAS DE FORMAS DE ONDA

  • CASO 1: SPWM DOS NIVELES

  • CASO 2: SPWM TRES NIVELES


Circuito de control
Circuito de Control tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los


Diagrama de flujo
DIAGRAMA DE FLUJO tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los


Problemas con el proyecto
PROBLEMAS CON EL PROYECTO tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • TABLAS DE ONDAS TRIANGULAR Y SINUSOIDAL

  • FRECUENCIA DEL SPWM

  • TIEMPOS MUERTOS

  • ARRANQUE DEL MOTOR

  • DISIPADORES DE CALOR


Conclusiones y recomendaciones
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • Es recomendable para el buen funcionamiento del motor realizar una rampa de aceleración, ya que se debe vencer el torque de inercia en el arranque del motor.

  • En la parte del programa de control se optó por realizar tablas de las señales triangular y sinusoidal con una relación de 10 a 1 para la comparación y la obtención de la señal SPWM.


Conclusiones y recomendaciones1
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • Se realizó una conversión de voltaje AC/DC de 60Hz a una DC/AC de diferente frecuencia.

  • La polarización de los optotransistores se la puede realizar mediante drivers IR2102 el cual provee de dos señales de polarización con tierras diferentes, pero debido a que éstos son muy sensibles a cortocircuitos no se los utilizó en el proyecto.


Conclusiones y recomendaciones2
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • El perjuicio es que introducimos armónicos en la red ya que estamos obteniendo ondas senoidales basándonos en modulación de anchos de pulso con corriente continua

  • Se debe tomar en cuenta que la implementación de una protección adicional contra cortocircuito es necesaria debido a que los mosfets son muy sensibles a esto.


Conclusiones y recomendaciones3
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES tipo puente, tres fuentes de 12 VDC para polarizar los

  • La diferencia de usar la técnica de modulación 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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