Desarrollo de un variador de velocidad trifásico: enfoque de programación multitarea

Development of a three-phase variable speed drive: multi-tasking programming approach

Este artículo presenta la programación multitarea para el desarrollo de un variador de velocidad trifásico.Este enfoque no se ha reportado en la literatura técnica, aunque es de relevancia para estudiantes deingeniería, investigadores e ingenieros desarrolladores de equipos de electrónica de potencia. Se proponela programación multitarea para la implementación de las tareas que debe realizar el variador de velocidad.Las tareas necesarias en un variador de velocidad son descritas y programadas en el microcontrolador(dsPIC30F4012) utilizando máquinas de estados, considerando tiempos y prioridades mediante multitareapreferente y cooperativa. Este artículo propone una forma de programación para variadores de velocidadque permite el desarrollo del software desde etapas incipientes. La estructura de programación propuestapermite el uso de microcontroladores de menores prestaciones y, por ende, la reducción de los costos deproducción. Se presenta un variador de velocidad trifásico que puede cambiar la amplitud y la frecuenciadel voltaje de salida sin paros o interrupciones. La validación de la programación multitarea se realiza enun prototipo experimental desarrollado en el laboratorio evaluando la ejecución y los tiempos de las tareas.

INTRODUCCIÓN

Un variador de velocidad tiene como función principal cambiar la frecuencia de la tensión en su salida para obtener velocidades variables en motores de inducción. Sin embargo, para poder cambiar la frecuencia, el variador requiere ejecutar múltiples tareas. Los enfoques comunes de los artículos referente a variadores de velocidad son: 1) diseño y control de variadores de velocidad 1-4, 2) Dimensionamiento de elementos reactivos 5, 3) estrategias de modulación que permiten cambiar la magnitud y la frecuencia de la tensión de salida: control escalar 6-7 y control vectorial 8-9. No se encontró en la revisión bibliográfica el enfoque, para variadores de velocidad, que realice la programación multitarea, es por esto que este artículo presenta el desarrollo de los algoritmos que permiten la programación multitarea para variadores de velocidad trifásicos. Este artículo facilita el desarrollo porque presenta los algoritmos como máquinas de estados, que se pueden programar en etapas, y comprende detalles necesarios para el desarrollo de variadores de velocidad desde etapas incipientes.

La programación multitarea permite la ejecución de tareas en paralelo en dispositivos programables 10. Este tipo de programación se ha desarrollado en dos diferentes filosofías: programación cooperativa 11 y programación preferente 12-14. Este artículo presenta la programación de un variador de velocidad utilizando la programación multitarea cooperativa con interrupciones para realizar las tareas necesarias considerando su importancia en la ejecución.