Basics of power electronics control in induction motors : Adjustable speed electric drives (ASD), also known as variable-speed drive (VSD) consist of power electronic switching device assemblage (converters) interfacing the electric power source and the motor. ASDs are manufactured in variable ratings from 1 hp to more than 1000 hp and are considered the working horse of today's industries. Controlling the voltage and frequency supplied to the motor is the heart of the induction motor's speed and torque control. Voltage and frequency can be varied independently or dependently using the pulse width modulation technique, which controls the switching of the inverter feeding the motor, thus producing variable load at different speed settings. Direct torque and magnetic field control can also be achieved by controlling the space vector of the field and other variable parameters. Direct switching of the invertir feeding the motor through space vector modulation topology results in better dynamic performance. Vector-based induction motor drives are popular.

Induction motor variable speed drives can be powered by either an AC or DC power source. For AC power-sourced drives, shown in Figure (a), the converter is made of two parts. The first part, simply called a converter, converts the AC into DC supply. The converter can be controlled to produce variable DC output voltage using controlled switching devices such as thyristors or transistors or simply constructed by a diode rectifier bridge. The second part, known as the inverter, inverts the DC voltage source into variable or constant voltage magnitude and a controllable frequency AC source. The generated frequency is carried out using switching devices again like transistors. The quality of the reproduced variable AC source is a main key element in the performance of the drive. In the DC or battery-sourced drives, only the inverter part is needed to convert the DC source into variable AC source, as shown in Figure (b).

The converter and the inverter are connected together through the DC link. If the DC link voltage is maintained almost constant by connecting capacitors across the DC link, the assemblage is then identified as a voltage source inverter, shown in figures (a), (b). If the DC link current is maintained almost constant through the connection of DC choke, the converter assemblage is then identified as a current source inverter, as shown in Figure (c).  

Figura : Conversión CA-CC-CA (inversor de fuente de voltaje); conversión CC- CA

Figura : inversión de fuente de corriente (c)

Conceptos básicos del control electrónico de potencia en motores de inducción.

Los accionamientos eléctricos de velocidad o variadores de velocidad ajustables consisten en un conjunto de dispositivos de conmutación electrónica de potencia (convertidores) que conectan la fuente de energía eléctrica y el motor. Los variadores se fabrican en regímenes variables desde 1 hp a más de 1000 hp y se consideran el caballo de trabajo de las industrias actuales.

Controlar el voltaje y la frecuencia suministrados al motor es el corazón del control de velocidad y el par del motor de inducción. El voltaje y la frecuencia se pueden variar de forma independiente o dependiente utilizando la técnica de modulación de ancho de pulso, que controla la conmutación del inversor que alimenta el motor, produciendo así una carga variable a diferentes configuraciones de velocidad. El par directo y el control del campo magnético también se pueden lograr controlando el vector espacial del campo y otros parámetros variables. La conmutación directa de la alimentación inversora del motor a través de la topología de modulación de vector espacial da como resultado un mejor rendimiento dinámico. Los motores de inducción basados ??en vectores son populares.

Los variadores de velocidad de motores de inducción pueden ser alimentados tanto por una fuente de alimentación de CA o CC (corriente alterna o corriente continua). Para las unidades alimentadas con CA, que se muestran en la Figura (a), el convertidor está compuesto de dos partes. La primera parte, simplemente llamada convertidor, convierte el suministro de CA en CC. El convertidor se puede controlar para producir un voltaje de salida de CC variable utilizando dispositivos de conmutación controlados, como tiristores o transistores, o simplemente construido por un puente rectificador de diodos. La segunda parte, conocida como el inversor, invierte el suministro de voltaje de CC en magnitud de voltaje variable o constante a una fuente de CA de frecuencia controlable. La frecuencia generada se produce nuevamente utilizando dispositivos de conmutación tales como transistores. La calidad del suministro de CA variable reproducida es un elemento clave principal en el rendimiento del variador. En las unidades de CC o alimentadas por batería, solo se necesita la parte del inversor para convertir la fuente de CC en una fuente de CA variable, como se muestra en la Figura (b).

El convertidor y el inversor están conectados entre sí a través del enlace de CC. Si el voltaje del enlace de CC se mantiene casi constante conectando condensadores a través del enlace de CC, el conjunto se identifica como un inversor de fuente de voltaje, como se muestra en las figuras (a) y (b). Si la corriente del enlace de CC se mantiene casi constante mediante la conexión de una inductancia de CC, el conjunto del convertidor se identifica como un inversor de fuente de corriente, como se muestra en la Figura (c).