Ci cui o
In eg ado
ASIC
pa a
el
Con ol
Vec o ial-Bo oso
de
un
Mo o
de
Ind
ucción
Des inado
a
Accionamien o
de
T á ico
Ve ical
J. L. Mo a, F. Colod o., F. Ba e o, A. To alba, E.Gal án y L. G. F anquelo (1), M.Ba anco (2)
(1) Dp o de Ingenie ía Elec ónica, Uni . de Se illa,
(2) Dp o 1 + D Mecanismos y Acceso ios, S.A.
A da Reina Me cedes
s/n,
41012-Se illa (SPAIN)
phone: +34-5-4556873 ; ax: +34-5-4556849; e-mail: gal an@g ex02.us.
es
.
.u. cd-
Con
es .e
abajo
ae
desc ibe
el
dilJeiío
de
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ci cui o
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As e
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Con ol
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UD
Mo o
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Inducdón
De
..
inado
a
Accionamien o
de
T á ico
Ve ical.
Se
p esen an,
ademáa
,
algunos
esul ados
de
.¡mu
a
ladón
pa a
la
op imización
del
diseño
desde
el
pun o
de
is a
del
núme o
de
pue as.
Es as
si-
mulacion
es
se
han
ealizado
median
e
lenguaje
de
al o
ni el
u ilizándose
un
modelo
eal
del
mo o
de
inducción
jun o
con
el
in
e 80
i úico
enca gado
de
su
accionamien o
y
se
ha
simulado
el
compo
-
amien o
del
diseño
ASIe
con
odas
IUI
disc e i-
laciones
y
e a dos.
Es a
ealización
se
enma ca
den o
de
la
acción
GAME
(acción
especial
del
p og ama
ESPRlT)
y
ha
sido
desa
ollado
en
cola.
bo ación
con
la
emp esa
Mecaniemos
y
Acceso io.
MAC
S.A
.
Pa a
ello
se
ha
hecho
uso
de
la
he a·
mien as
de
diseño
VHDL
SINOPSYS
y
p og ama
de
placemen
y
oudng
CADENCE
.
1.
INTRODUCTION
La
máquina de inducción es
un
sis ema obus o
de
poco o nulo man enimien o y bajo p ecio. Exis en
ca ac e ís icas que la hacen ideal pa a
su
uso en
di e en es ipos de accionamien os incluyendo los
sis emas de á ico e ical.
Sin emba go,
en
su isión más amplia, es a
máquina es
un
sis ema no lineal con múl iples
en adas y salidas, po lo que su con ol esul a
complejo cuando se compa a con la máquina
de
co ien e con inua.
Di e en es es a egias de con ol han sido p o-
pues as
Y.
en suma, se han ob enido soluciones
-
412-
de comp omiso en e la complejidad del con ola-
do
y las p es aciones del sis ema.
La es a egia que más popula idad ha alcanzado
es
el
con ol denominado "Tensión-F ecuencia".
En
es e mé odo, la ensión y la
e
cuencia son a·
iables de con ol básicas del mo o de inducción.
No
obs an e,
el
pa y
el
lujo, son unción de di-
chas a iables. Es a dependencia en e las a-
iables de con ol
es
la esponsable de la pob e
espues a dinámica del mo o de inducción.
Los
mé odos
de
con ol ec o ial a an de
elimi
na
es a limi ación median e
un
con ol
elec ónico
de
las componen es de co ien e
es-
ponsables del pa y del lujo. De es a mane a,
el
con ol e
x
e no de la máquina
de
inducción se
asemeja
al
con ol de la máquina de con inua
en
la
que
el
pa y
el
lujo es án desacoplados de o ma
na u
a
l.
La dependencia
del
con ol ec o ial con los
pa áme os
de
la máquina p o ocan la necesi·
dad de emplea con olado es obus os. Dis in-
os mé odos
de
con ol han sido p opues os, ales
como:
• Con olado es adap a i os.
• Con olado
es
basados
en
mé odos deslizan-
es.
• Con olado es bo osos.
Los
p ime os equie en
el
empleo de es imado es
de los pa áme os de con ol del mo o y,
en
ge-
ne al, de un so wa e complejo de es imación y de
adap ación.
Loo
con olado es basados
en
mé odos deslizan-
es son concep ualmen e simples, pe o equie en
un con ol
odo-nada
en
o no
al
modo deslizan e
que dan luga
al
conocido enómeno de "cha e-
ing"( a iación b usca del pa en o no a su alo
medio).
Los
con olado es bo osos son sencillos de imple-
men a y p og ama . Poseen un compo amien o
simila
al
azonamien o humano que les hace in-
he en emen e obus os en e a a iaciones de los
pa áme os de la plan a (del mo o ).
Po ello los con olado es bo osos es án siendo
empleados en casi
odos
los campos del con ol in-
dus ial incluyendo el con ol del posicionamien o
pa a accionamien os en sis emas de acción (me-
o de Tokio) y
el
con ol de ascenso es.
Uno de los p incipales p oblemas que p esen an
los sis emas de con ol ec o ial y bo oso
es
su
ealización isica.
En
gene al, equie en la u i-
lización de sis emas de g an po encia
de
cálculo
como
es
el caso de DSP's. Es os p ocesado es
es án diseñados
pa a
el
a amien o digi al de
señal u ilizando un ele ado núme o de bi s.
Es a
ocupación de a ea de silicio gene almen e es mu-
cho mayo de la necesa ia pa a unas p es aciones
conc e as. Con
el
ci cui o ASIC p opues o, al
se disenñado exp esamen e pa a
es a
aplicación,
p e ende educi los cos os de implemen ación e-
duciendo
el
ni el de ocupación
al
máximo.
O a
en aja de es e diseño
es
que se ha podido
inco po a algunos elemen os adicionales de me-
dida de a iables del sis ema (co ien es y eloci-
dad del mo o ) y p o ecciones.
n.
DESCRIPCIÓN
DE
CIRCUITO
INTEGRADO
El ci cui o ASIC se enca ga
de
ealiza las si-
guien es a eas de mane a independien e o
COD-
jun a
según se p og amen sus dis in os modos de
uncionamien o según se mues a en la igu a 1:
-
413-
J. Adquisición de las in ensidades i ásicas.
2. Adquisición
de
la elocidad y de la posición
ela i a,
3. P o ección de las in ensidades i ásicas.
4. Con ol Bo oso de ,·elocidad.
5. Con ol Vec o ial Indi ec o.
6. Con ol
de
las in ensidades i ásicas.
7.
Gene ación i ásica de señales PWM.
8.
In e ace con el mic op ocesado .
-
Figa e 1: Esquema Gene al del Ci cui o
Las dis in as posibilidades de in e conexión que
pe mi e la u ilización de es e a dis in os ni eles
al como se mues a en la igu a 2.
-,
-,
-,
_.
~
- -h=III~'":: (~
__
,
__
•
__
-,
.•
')'
'O'
'1
'
-'-
, Y
.iI..~."""""'
__
."
___
Figa e
! : Pa es del ASIC con uncionamien o indepen-
dien e
El bloque de con ol ec o ial ealiza
la
unciona-
lidad de gene ación del ec o uni a io (senos y
cosenos) median a acceso a
abla
. El cambio de
coo denadas y
el
con ol de co ien e se
ha
esuel o
median e la u ilización de una es uc u a de
Ud~
apa h
.
Es a
es á cons i uido po un mul iplica-
do de de
13
po
11
bi s y un sumado de
18
más
18
.
La salida del con ol ec o ial son las co ien es
de consigna
id
e
i;
y la ecuencia eléc ica.
El cambio de coo denadas que nos p opo ciona
el
alo deseado de 1
...
co ien es de ase
i;
, i¡ e i;
se ealiza en
el
módulo de gene ación senoidal de
las co ien es de ase, quien las ob iene a pa i
de las siguien es exp esiones:
1=
=
i;sen(8+
..
/2)+id8en8
(1)
16
=
1~.en(8
-."/6) + id8en(8 - 2 ..
/3)(2)
1;
= -(I: + m
(3)
El ángulo 8 se ob iene in e namen e median e la
in eg ación de la ecuencia. El módulo de gene-
ación i ásica man iene
un
coojun o
de
cua o
con ado es con
106
ángul06
8,8
+
7
/2
, 8 - 7
/6
Y
8 - 2 ..
/3)
, que an ba iendo
una
ROM in e na
de 7 bi s con
el
con enido del seno.
Pa a
abo a
memo ia, la ROM del aeno an sólo con iene la
onda
en e O y
..
en 225 posiciones de memo ia.
El con olado bo oso
es
capaz de p ocesa un
o al
de 64 eglas
pa a
es an eceden es y un
consecuen e. Las eglas son de ipo iangula
con cen oide y base p og amables. El con ola-
do
e á
do ado, además, de
a~ oap endizaje
.
111
. RESULTADOS
DE
SIMULACIÓN
~. -----~------
----
---------------,
....
,
/
•••
••
-
.........
~
-,-..-
..•.••
' '
.......
~
-'O'°
O
'O'::------:
•.• ::-----.;';.,------c.:;.,------;.';:.-----:!
..
Fígne
3:
Velocidad Angula del Mo o .
.J,---_.---------------------------,
'.
-_.~
~-
...
u
••
---
_
.....
.........
E--....
Fi,.
4: Velocidad Angula del Mo o ce ca
de
la
Pa ada.
L
...
simulaciones se han ealizado median e len-
guaje de
al o
ni el.
Se
ha
u ilizado un modelo
eal del mo o de inducción jun o con el in e -
so i ásico enca gado de
su
accionamien o y se
ha
simulado el compo amien o del diseño
ASIe
con odas sus disc e izaciones y e a d06.
En
la
g á ica 3 puede obse a se la espues a
en
eloci-
dad del
mo o
de inducción con olado median e
el
ci cui o desc i o an e o men e.
La
igu a 4
mues a
una
ampliación de
la
espues a a elo-
cidades bajas. En
es a
ampliación, puede obse -
a se la magni ud de e o de di8c e ización del
encode inc emen al y como:es e pasa a medi
ce o po debajo de su elocidád
mínima
medible.
La igu a 5 ep esen a la co ien e de ase y
la
componen e de co ien e de
pa
. También puede
obse a se la o ma iangula del
pa
mo o
co-
espondien e a
una
espues ,a de elocidad pa-
abólica.
-
414-
oo..
""
-
...
-
-_
....
···
·
···
~
..
_
...
~.
,
..
_10.0
...
.•
..
••
Fi,. e
5: Componen es de
Comen e
y Pa Mo o .
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-415 -