ESTUDIO INVERSOR PWM BASADO CONTROL VECTORIAL SCILAB

ESTUDIO DE UN INVERSOR PWM BASADO ENCONTROL VECTORIAL EN SCILABPresentado por:Georgette N. Martínez VillónCentro de InvestigacionesEléctricas ­ Electrónicasdel PerúLaboratório de Inteligência Artificial,Eletrônica de Potência e EletrônicaDigital / DEL / UFMS / Brasil

I.Scilab

¿Qué es SCILAB?Scilab es un programa gratuito de cálculo numéricoespecialmente diseñado para aplicaciones científicas y deingeniería.Fue desarrollado desde 1990 por investigadores del INRIA(Institut National de Recherche en Informatique etAutomatique) y del ENPC (Ecole Nationale de Ponts etChaussées), ambas instituciones francesas.Desde mayo del 2003 es mantenido y desarrollado por elConsorcio Scilab, quien se encarga de organizar el intercambio3

Objetivos del ConsorcioScilabLos objetivos principales del consorcio son:a) Organizar la cooperación e intercambio entre losdesarrolladores de SCILAB, para incorporar dentro delprograma los últimos avances científicos en el área decomputación numérica.b) Organizar la cooperación e intercambio entre usuarios deSCILAB de forma que el programa pueda ser utilizado enforma efectiva en la industria, educación e investigación.4

Miembros del ConsorcioSCILABActualmente son 25 instituciones miembros del consorcionscilab:ECOLE CENTRALE PARISECOLE POLYTECHINIQUEENPCESTEREL TECHNOLOGIESANAGRAM TECHNOLOGIESAPPEDGEARTENUMAXS INGENIERIEATMEL ROMAENGNETKLIPPELMANDRIVASCALEO CHIPSTYREL TECHNOLOGIESTNICEACNESDASSAULT AVIATIONEADSEDFIPFINRIAPSA PEUGEOT CITROENRENAULTTHALES5

Scilab funciona sobre los sistemas Windows9X/2000/XP/Vista, GNU/Linux. En su pagina webse proveen programas fuente, ayuda en línea ymanuales de utilización en inglés, Frances yEspañol..Las versiones binarias de los programas para losdiversos sistemas están igualmente disponiblesasi como tambien librerias que pueden añadirse alprograma.Sitio Web: www.scilab.org7

Web oficialSCILAB8

SCILAB para diversasplataformas9

Libros, Reportes yArticulos10

Material de lecturagratis11

Paso 0:13

Ejecucion de Scilab en UbuntuPaso 1:21

Ejecucion de Scilab en Ubuntu22

III. Inversorbasado enControlVectorial

Introducción:Los conversores DC/AC tienen por objetivo la transformación detensión DC a tensión AC de amplitud y/o frecuencia variabledependiendo de la aplicación. Son utilizados en variadores develocidad, sistemas de alimentación ininterrumpida, filtros activos,etc. Los conversores DC/AC se clasifican como inversores con fuentede voltaje (VSI) e inversores con fuente de corriente (CSI). Dentro deesta clasificación existen varias configuraciones de conversores DC/ACque dependen de la aplicación final y el nivel de voltaje o corriente desu salida. En el caso de los drive para motores de baja y medianapotencia, la topología típica es el medio puente inversortrifásico con fuente de voltaje.ControladorActuador(INVERSOR)Mo t o rA C29

Control VectorialPrincipal Característica:Sistema TrifàsicoVector giratorio atravez del tiempoI mbVV = V ∠ θθa R ev R = V m S e n ( w t )v S = V m S e n ( w t ­ 2 π / 3 )v T = V m S e n ( w t ­ 4 π / 3 ) = V m S e n ( w t + 2 π / 3 )Un Vector defineVoltaje, corriente yflujo30

Modulación Vectorial SVPWMEl proceso de conversión de voltaje DC/AC del inversor se logramediante la implementación de técnicas de modulación, talescomo las de modulación escalares (PWM) y vectoriales (SVM),siendo estas ultimas las más utilizadas actualmente en lossistemas drive para motores de inducción y en sistemas dealimentación trifásica, a la vez que presenta las mejorescaracterísticas de desempeño que las técnicas de modulaciónescalares o PWM (Modulación por Ancho de Pulso).InversorTrifasico de 2niveels+ U d c­ U d cU=a b c0 1 13 Fases8 Vectores(Ua, Ub y Uc) 8 Estados o(U0,...U7)Combinaciones6 sectores2 Niveles(S0,...S7) (I, II...VI)(1/0)El inversor solo puede generar 1 vector de 8 en uninstante de tiempo31

en un sistema trifásico los voltajes de fase Ua, Ub y Uc serepresentan por un vector rotatorio «U» de amplitud constanteque gira en el plano complejo con frecuencia angular“w” (frecuencia de la señal de salida) (1) Transformada Clarke.(1)El coeficiente “C” se seleccionacomo 3/2 para mantener paramantener la conservación de lamagnitud de voltaje.Reemplazando (2) en (1) seobtiene el vector rotatorio U en(3) siempre que alimente a unacarga equilibrada.(2)(3)32

De forma equivalente, cada uno de los vectores de voltaje se puedeobtener de la transformación de Clarke (para sistemas dereferencia estacionarios), la cual permite pasar de un sistematrifásico a uno bifásico ortogonal, como se indica en (4).UUαβ==[ U ( t ) U ( ) ]2 . U −tUba b+( t ) − U ( t33c)c(4)Un vector tambien se puede representar por sus coordenascartesianas y para conseguir el un angulo “φ” en el sistema dereferencia estacionario debemos usar una segundatransfromacion a coordenadas polares (r,φ) en donde elangulo nos determina el sector(I,II...VI) en donde se encuentranuestro “vector de referencia” necesario para general el “vectordeseado”.33

Dependiendo del estado de conducción de los transistores segeneran los vectores U0, U1,...,U6, los cuales se encuentranespaciados 60° (π/3) entre sí (Figura 1).VectoresNulos: Uo=U7(a)(b)Figura 1 (a) Mapa de los 8 estados del nversor, (b)Combinaciones del puente inversor34

Para un voltaje determinado a la salida del inversor se tendrá un vectorde magnitud U y ángulo φ en el mapa de estados.Figura 2. (a) Representación de vector referencia, (flecha punteada), en el sector 1).(b) Descomposición del vector de referencia sobre los vectores U1 y U2T1, T2 y To=Tiempo en el cual se aplica a la carga el vector de voltaje respectivoTs o Tpwm= Tiempo necesario para generar un vectorma=Indice de modulación35

Posteriormente se elige una secuencia de conmutación que asegure quelos voltajes fase­neutro guarden entre si una simetria de cuarto de onda parareducir las armonicas impares en sus espectros. Una estas tecnicas esSecuencia simetrica de vectores nulos.Figura 3. «Symmetrical placement of zero vectors (SVPWM)»36

IV. Diseño delinversoren SCILAB/Scicos

Vista superficial del diseño del inversor trifasicoterminado.B l o q u e 1 B l o q u e 240

Del Bloque 1:B 1 . 1B 1 . 241

Del bloque 1, tenemos la Transformada Clarke enB 1,1:B 1 . 1B 1 . 142

Del bloque 1, tenemos B1.2 en donde el vectordeseado es generado:B 1 . 243

Del bloque 2, tenemos:44

Vista superficial del diseño del inversor trifasico terminado ylisto para correr:B l o q u e 1 B l o q u e 245

Salida del inversor trifasico por fase:46

Enlaces de interés:Scilab: http://www.scilab.orgScicos: http://www.scicos.orgCorreo para consultas:g_martinez@cieep.org47