Sync MC : Control en lazo cerrado de una máquina síncrona y actualización del sistema VISLAB

Abstract

El presente proyecto tiene los siguientes objetivos : .Aplicar un lazo de control sobre la tensión de salida de un generador síncrono, el cual es impulsado por una máquina de corriente continua. Mejorar la calidad de las medidas obtenidas en el software LabVIEW durante los ensayos llevados a cabo en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas. Para cumplir dichos objetivos se partió de dos proyectos desarrollados en años anteriores. Una fuente de corriente continua controlada por software [1]. Esta proporciona la corriente de excitación para el control sobre el generador. .Un concentrador de señales y un software para su visualización [2]. Se buscó mejorar la estabilidad y confiabilidad de los valores obtenidos. Es importante tener en cuenta que este proyecto de fin de carrera será utilizado en varios talleres dictados en la Facultad de Ingeniería. En esto se fundamentan varias de las decisiones tomadas durante el desarrollo e implementación. La implementación se puede dividir en tres etapas : hardware, software y ensayos. El desarrollo de cada una de estas etapas no fue ajeno a las demás, dado que el resultado de los ensayos impactó directamente en la selección de los componentes y en la programación. Para lograr un control rápido y preciso se realizaron varios ensayos sobre los componentes adquiridos y sobre los sistemas a controlar. Estos ensayos permitieron caracterizar el comportamiento bajo diferentes escenarios y definir la mejor arquitectura para la implementación del sistema y las estrategias de control a utilizar. Debido a un tiempo muerto aleatorio en la respuesta al escalón de la Fuente DC, no fue posible implementar un lazo PID rápido y estable. Por lo tanto se implementó un control lineal iterativo en ventanas de tiempo variable. Esta estrategia de control se basa en los resultados de los ensayos sobre el generador y la Fuente DC para minimizar el tiempo necesario para alcanzar el set point solicitado por el usuario. Para la implementación del hardware se decidió utilizar componentes de grado industrial, permitiendo que los estudiantes tengan un mejor acercamiento al mundo laboral durante el desarrollo de la carrera. Por este motivo, se utilizó un controlador lógico programable (PLC por sus siglas en inglés) como componente central. Dado que la fuente y el concentrador de señales fueron implementadas mediante placas Arduino [3], fue necesario seleccionar cuidadosamente los componentes y protocolos de comunicaci´on a utilizar para asegurar la compatibilidad. Para el desarrollo del software se trabajó principalmente sobre el PLC, siendo este el encargado de recibir y procesar todas las se˜ñales. También fue necesario realizar modificaciones sobre los códigos de los Arduinos en la Fuente DC, para que esta pueda recibir los set points desde el PLC. Para la interacción con el usuario se generó una visualización web, a la cual se accede mediante una red Wi-Fi generada por un router conectado al PLC. Desde esta visualización se pueden modificar los parámetros de funcionamiento así como observar las variables en tiempo real. Para mejorar la calidad de las medidas en el LabVIEW se modificó el método de adquisición y el protocolo de transmisión para las medidas. También se implementaron filtros en tiempo real, logrando así valores estables que permiten obtener resultados precisos en los ensayos. Una vez finalizada la implementación se procedió a realizar los ensayos correspondientes para evaluar el cumplimiento de los objetivos, se verificó : .Control en lazo cerrado sobre la tensión de salida del generador : Tiempo de subida, estabilidad y respuesta ante perturbaciones. .Adquisición y envío de medidas al LabVIEW : Mejorar la calidad de las medidas y eliminar los problemas de comunicación. Los resultados obtenidos en las pruebas experimentales fueron muy satisfactorios, confirmando el cumplimento de los objetivos mencionados al principio de esta sección. En conclusión, este trabajo presenta una implementación exitosa del control en lazo cerrado sobre un generador síncrono, así como la mejora en la calidad de las medidas obtenidas en el software LabVIEW. Los resultados obtenidos en las pruebas experimentales demuestran que el controlador implementado proporciona un control rápido y estable sobre el generador síncrono y que las medidas obtenidas son de una calidad sustancialmente superior a las disponibles previo a este proyecto de fin de carrera.