CONTROL DIRECTO DE TORQUE EN MÁQUINAS DE INDUCCIÓN ALIMENTADAS POR INVERSORES MULTINIVEL

Abstract

[Resumen del autor] EL MOTOR de inducción es la principal máquina empleada en la conversión de energía electromecánica en los procesos productivos de la industria moderna. Muchos de estos procesos demandan un alto desempeño dinámico del control del motor, especialmente del torque desarrollado por éste. Tradicionalmente, el control de alta calidad del motor de inducción es realizado mediante el Control de Campo Orientado, también conocido como Control Vectorial. Sin embargo en los últimos años se ha vuelto popular el método Control Directo de Torque o DTC (Direct Torque Control), cuya diferencia principal con el control vectorial es la ausencia de la modulación del inversor. En su lugar el DTC se caracteriza por usar directamente la información de torque y flujo para determinar el estado de conducción del inversor que permita generar la acción correctiva deseada sobre el motor, con lo que se logra un control directo y de alta calidad del torque del motor. Sin embargo, el DTC posee dos grandes desventajas que han frenado su penetración en los mercados. La primera de ellas es que somete al inversor a un régimen de conmutación de frecuencia variable y la segunda es que produce un ripple considerable en el torque, lo que eventualmente puede producir vibraciones y ruido audible. En este trabajo se presentan diversas mejoras al método original, orientadas principalmente a minimizar los problemas mencionados anteriormente. Para ello se extienden los principios teóricos del DTC hacia los inversores multinivel, de manera de poder aprovechar los grados de libertad adicionales de actuación que son capaces de proveer, para lograr disminuir el ripple en el torque. Además, se estudian algoritmos adicionales, que se combinan con el DTC y que en conjunto permiten reducir la variabilidad de la frecuencia de conmutación del inversor. Todos los métodos desarrollados en este trabajo se encuentran generalizados para inversores de un número indeterminado de niveles, sin importar la topología que se emplee. En forma particular, se evalúa mediante simulación el desempeño de los métodos propuestos para inversores de 2, 3 y 11 niveles.