MX2012014585A - Sistema y metodo de deteccion de velocidad en una maquina de induccion ac. - Google Patents

Abstract

Un sistema y método para determinar velocidad de rotor de una máquina de inducción AC se divulga. El sistema es programado para estimar una velocidad de rotor de la máquina de inducción de acuerdo con un algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base en información de placa de nombre (NPI) de la máquina de inducción y parámetros de la máquina de inducción AC durante operación de la misma. El sistema de estimación de velocidad de rotor también se programa para estimar una velocidad de rotor de la máquina de inducción AC de acuerdo con un algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia y determinar si la velocidad de rotor estimada por el mismo es válida. Si la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es válida, entonces una velocidad de rotor girada de la máquina de inducción AC se estima de acuerdo con el algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base, en parte, en la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia.

Description

SISTEMA Y MÉTODO DE DETECCIÓN DE VELOCIDAD EN UNA MÁQUINA DE INDUCCIÓN AC Antecedentes de la invención La presente invención se refiere de manera general a máquinas de inducción AC y, de manera mas particular, a un sistema y método para determinar velocidad de rotor de una máquina de inducción AC.

Motores eléctricos consumen un gran porcentaje de capacidad de electricidad generada. Muchas aplicaciones para este "bestia de carga" de la industria son aplicaciones industriales de ventilador y bomba. Por ejemplo, en un molino de papel integrado típico, motores de voltaje bajo y de voltaje medio pueden comprender casi 70% de todas las cargas eléctricas impulsadas. Debido al predominio de estos motores en la industria, es fundamental que los motores eléctricos sean operados de manera confiable y de manera eficiente. Parámetros de diseño de motores y parámetros de desempeño son frecuentemente requeridos por sistemas de administración de motores para optimizar el control y las operaciones de los motores eléctricos. De manera similar, monitorización de estado de motor permite que los motores eléctricos operen de manera confiable. Muchas técnicas de monitorización de estado de motor también buscan por ciertos parámetros de diseño de motores y parámetros de desempeño.

Un tal parámetro de desempeño de motor que es útil en optimizar el control y operaciones de motores eléctricos es velocidad de rotor o motor. Hay muchas diferentes técnicas para estimar velocidad del motor, incluyendo técnicas complejas que son altamente precisas pero no confiables (es decir, no útiles bajo todas las condiciones) y técnicas simplistas que son mas confiables pero menos precisas. Dos tales métodos de estimación de velocidad de motor, respectivamente, son (1) modelos equivalentes de motor o técnicas de procesamiento de señales digitales complejas, tales como Transformada Rápida de Fourier (FFT) u otras operaciones de procesamiento de señales de dominio de frecuencia, o (2) una técnica que implementa una curva de velocidad-carga lineal derivada de la velocidad nominal del motor (RP ) y velocidad sincrónica (RPM) . Sin embargo, cada una de estas técnicas tiene limitaciones respecto de la disponibilidad de implementación y/o limitaciones respecto de la precisión de la estimación de velocidad del motor.

Con respecto a implementación de técnicas de estimación de velocidad a base de FFT, se reconoce que para control de motores o productos de monitorización de gama baja, estas técnicas frecuentemente no pueden implementarse debido a restricciones de hardware y software. Adicionalmente, se reconoce que tales técnicas pueden no ser confiables. Esto es, la precisión es relativamente alta cuando una señal contiene suficiente información relacionada con velocidad; sin embargo, cuando tal información no es suficiente, el método puede dar resultados imprecisos.

Con respecto a técnicas de estimación de velocidad lineal, se reconoce que implementación puede limitarse a motores operando bajo condiciones nominales (voltaje nominal y frecuencia nominal) . Sin embargo, para motores que están operando bajo condiciones nominales, tales como motores alimentados por inversor, tal estimación de velocidad de motor frecuentemente no puede usarse dado que las RPM nominales en la placa de nombre son válidas solamente para operaciones nominales de motor (v.gr., a un voltaje nominal y una frecuencia nominal) . Adicionalmente, aun para las técnica de estimación de velocidad lineal que pueden implementarse con motores alimentados por inversor, se reconoce que errores en la velocidad de motor lineal pueden estar presentes debido a error en la velocidad nominal a partir de la información de placa de nombre del motor y las características de carga-velocidad no lineales del motor. Aunque tales errores pueden ser pequeños (menores a 4%), aun es deseable compensar por tales errores de modo de derivar una estimación de velocidad de motor mas precisa.

Por lo tanto sería deseable diseñar un sistema y método para determinar velocidad de una máquina de inducción AC que no sea dependiente de condiciones fijas de carga, voltaje, y frecuencia, tal que permita la administración y monitorización de estado mejoradas. Sería además deseable para tal un sistema y método proporcionar estimación precisa de la velocidad en una forma confiable, independientemente de las condiciones de operación exactas de la máquina de inducción AC.

Breve Descripción de la Invención Formas de realización de la presente invención proporcionan un sistema y método para determinar velocidad de rotor de una máquina de inducción AC.

De acuerdo con un aspecto de la invención, un sistema de estimación de velocidad de rotor se programa para estimar una velocidad de rotor de una máquina de inducción AC de acuerdo con un algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base en información de placa de nombre (NPI) de la máquina de inducción AC y parámetros de la máquina de inducción AC durante operación de la misma, con los parámetros comprendiendo valores de voltaje y frecuencia de entrada de potencia a la máquina de inducción AC y un valor de carga de la máquina de inducción AC. El sistema de estimación de velocidad de rotor también se programa para estimar una velocidad de rotor de la máquina de inducción AC de acuerdo con un algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia y determinar si la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es válida. Si la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es válida, entonces el sistema de estimación de velocidad de rotor estima una velocidad de rotor afinada de la máquina de inducción AC de acuerdo con el algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base, en parte, en la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia y almacena la velocidad de rotor afinada en un medio de almacenamiento legible por computador.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, un método para determinar velocidad de rotor de una máquina de inducción AC incluye obtener acceso a información de placa de nombre (NPI) de una máquina de inducción AC, con la NPI incluyendo una potencia nominal, una velocidad nominal, una frecuencia nominal, y un voltaje nominal de la máquina de inducción AC . El método también incluye determinar cada uno de un valor de voltaje y un valor de frecuencia de entrada de potencia a la máquina de inducción AC durante operación de la misma, determinar un porcentaje de carga a partir de la máquina de inducción AC durante operación de la misma, y estimar una velocidad de rotor de la máquina de inducción AC en operación con base en la NPI, los valores de voltaje y frecuencia de la máquina de inducción AC, y el porcentaje de carga de la máquina de inducción de AC. El método además incluye calcular una velocidad nominal revisada de la máquina de inducción AC, estimar una velocidad de rotor afinada de la máquina de inducción AC con base en la NPI, los valores de voltaje y frecuencia de la máquina de inducción AC, y el porcentaje de carga de la máquina de inducción AC, con la velocidad nominal revisada reemplazando la velocidad nominal de la PI para estimación de la velocidad de rotor afinada, y almacenar la velocidad de rotor afinada en un medio de almacenamiento legible por computador.

De acuerdo con aun otro aspecto de la invención, un medio legible por computador no transitorio tiene almacenado en el mismo un programa de computador comprendiendo instrucciones las cuales, cuando se ejecutan por al menos un procesador, ocasionan que el por lo menos un procesador adquiera un primer estimado de una velocidad de motor de un motor AC de acuerdo con un algoritmo de estimación lineal y con base en información de placa de nombre (NPI) del motor AC y parámetros del motor AC durante operación del mismo. Las instrucciones también ocasionan que por lo menos un procesador adquiera un segundo estimado de la velocidad de motor del motor AC de acuerdo con un algoritmo de estimación de velocidad con base en dominio de frecuencia, llevar a cabo un proceso de validación sobre el segundo estimado de la velocidad de motor del motor AC, y calcular un valor de velocidad nominal para el motor AC con base en el segundo estimado validado de la velocidad de motor del motor AC. Las instrucciones además ocasionan que el por lo menos un procesador ingrese el valor de velocidad nominal calculado hacia un algoritmo de estimación de velocidad lineal para adquirir un estimado afinado de la velocidad de motor del motor AC y almacenar la velocidad de motor afinada en el medio de almacenamiento legible por computador.

Varias otras características y ventajas de la presente invención se harán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada y los dibujos.

Breve Descripción de los Dibujos Los dibujos ilustran formas de realización preferidas actualmente contempladas para llevar a cabo la invención.

En los dibujos: La figura 1 es un esquema de un sistema de control incluyendo un sistema de tracción de motor de acuerdo con un aspecto de la invención.

La figura 2 es un esquema de un sistema de control incluyendo un sistema de tracción de motor de acuerdo con otro aspecto de la invención.

La figura 3 es un esquema de un sistema de control incluyendo un sistema de tracción de motor de acuerdo con aun otro aspecto de la invención.

La figura 4 es un esquema de un sistema de control incluyendo un sistema de protección de motor de acuerdo con un aspecto de la invención.

La figura 5 es un esquema de un sistema de control incluyendo un sistema de arranque de motor de acuerdo con un aspecto de la invención.

La figura 6 es una técnica para determinar velocidad de rotor de un motor eléctrico de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La figura 7 es una representación gráfica de curvas de carga-velocidad de un motor operando a un voltaje-frecuencia seleccionado y a un voltaje-frecuencia nominal.

Descripción Detallada de la Invención Varias formas de realización de la invención se señalan que se relacionan con un sistema y método para estimar velocidad de una máquina de inducción AC, la cual se puede alimentar por un suministro de frecuencia fijo o un suministro de frecuencia variable. Formas de realización de la invención por ende abarcan varios tipos de máquinas de inducción AC, incluyendo tanto motores y generadores, tanto de una sola fase y de fases múltiples, y todos los niveles de voltaje (voltaje bajo, voltaje medio, y voltaje alto) . El sistema selectivamente implementa un algoritmo de estimación de velocidad lineal y algoritmo de detección de velocidad a base de dominio de frecuencia para determinar la velocidad de la máquina de inducción.

Varios sistemas de estimación de velocidad se muestran y se describen en las figuras 1-5 con respecto a motores AC, de acuerdo con formas de realización de la invención. Con referencia ahora a la figura 1, una estructura general de un ensamblaje de motor 10 se muestra. El ensamblaje de motor 10 incluye una tracción de motor 14, la cual puede configurarse, por ejemplo, como una tracción de velocidad ajustable o variable diseñada para recibir una entrada de potencia AC de tres fases 16a-16c. Alternativamente, el ensamblaje de motor 10 puede configurarse para impulsar un motor de fases múltiples. De acuerdo con una forma de realización del ensamblaje de motor 10, una unidad de control de tracción 18 se integra dentro de la tracción de motor 14 y funciona como parte de la lógica interna de la tracción 14, aunque se reconoce que formas de realización de ensamblaje de motor 10 pueden no incluir tal una unidad de control de tracción.

La tracción de motor 14 también incluye una unidad de bloque de potencia de tracción 20, la cual puede, por ejemplo, contener una unidad de rectificación no controlable o controlable (AC no controlado a DC) , un inductor de filtrado, un capacitor de barra colectora DC o batería, y un inversor de modulación de anchura de pulso (P M) (DC a AC controlado) . Alternativamente, la unidad de bloque de potencia de tracción 20 puede ser provista sin tal una unidad de rectificación tal que la barra colectora DC se conecte directamente al inversor. Una unidad de bloque de potencia de tracción puede ser provista sin una unidad de rectificación cuando se aplica a un suministro de potencia no interrumpible (UPS), por ejemplo.

La tracción 14 recibe la entrada AC de tres fases 16a-16c, la cual se alimenta a la unidad de bloque de potencia de tracción 20. La unidad de bloque de potencia de tracción 20 convierte la entrada de potencia AC a una potencia DC, invierte y acondiciona la potencia DC a una potencia AC controlada para transmisión a un motor AC 22.

El ensamblaje de motor 10 también incluye una interfaz de usuario de tracción 24 o panel de control de tracción, configurado para permitir que usuarios ingresen los parámetros de motor y parámetros de operación de tracción y otros parámetros necesarios para la operación de tracción. La interfaz de usuario 24 también se usa para exhibir una lista de parámetros de operación de motor, tales como, por ejemplo, voltaje de entrada de motor (rms) , corriente de motor (rms) , potencia de entrada de motor, velocidad, par de torsión, etc., al usuario para propósitos de monitorización .

El ensamblaje de motor 10 incluye un módulo de algoritmo de detección de velocidad 26 que recibe señales de voltaje y corriente 28 para ingresar al motor 22. De acuerdo con una forma de realización, el módulo de algoritmo de detección de velocidad 26 está integrado dentro de la tracción 14 y funciona como parte de la lógica interna de tracción 14. Alternativamente, el módulo de algoritmo de detección de velocidad 26 puede realizarse en un módulo externo distinto de la tracción 14, y recibir datos a partir de la misma (v.gr., señales de corriente y/o voltaje) , como se describe en mas detalle con respecto a las figuras 2 y 3.

Con referencia ahora a la figura 2, un ensamblaje de motor 30 se muestra de acuerdo con una forma de realización de la invención. El ensamblaje de motor 30 incluye una tracción de motor de frecuencia variable 32 y una interfaz de usuario de tracción 34. También incluida en el ensamblaje de motor 30, externa a la tracción 32, está una unidad de hardware externa independiente identificada como un módulo de algoritmo de detección de velocidad 36. El módulo de algoritmo de detección de velocidad 36 recibe señales de voltaje y de corriente, incluyendo señales de corriente y de voltaje de una sola fase, señales de corriente y de voltaje de múltiples fases, o combinaciones de las mismas, las cuales pueden usarse para determinar condiciones de operación. Una interfaz de usuario 38 se acopla al módulo de algoritmo de detección de velocidad externo independiente 36. Una unidad de control de tracción 40 y unidad de bloque de potencia de tracción 42 se incluyen dentro de la tracción de motor 32.

El módulo de algoritmo de detección de velocidad 36 es un módulo de hardware separado externo al hardware existente de la tracción de motor 32 y puede instalarse en una tracción de motor existente e intercambiar datos a través de comunicaciones de tracción existentes, tales como, por ejemplo, ModBus, Device Net, Ethernet, y similares. El módulo 36 usa un conjunto de sensores de voltaje 44 para medir voltajes de linea a linea de fases múltiples de un motor 46. El módulo 36 también incluye un conjunto de sensores de corriente 48 para medir las corrientes de fases múltiples del motor 46. Para una corriente de tres fases, por ejemplo, donde no está disponible punto neutro, el módulo 36 incluye por lo menos dos sensores de corriente para un sistema de tres cables. Como las tres corrientes de fase suman cero, la tercer corriente puede calcularse a partir de los otros dos valores de corriente. Sin embargo, aunque un tercer sensor es opcional, tal sensor incrementa la precisión del cálculo de corriente global.

La figura 3 ilustra un ensamblaje de motor 50 incluyendo un módulo de algoritmo de detección de velocidad externo 52 de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención. Similar al ensamblaje de motor descrito con respecto a la figura 2, el ensamblaje de motor 50 incluye una interfaz de usuario de tracción 54 y una tracción de frecuencia variable 56 teniendo una unidad de control de tracción 58 y una unidad de bloque de potencia de tracción 60. Sin embargo, a diferencia del ensamblaje de motor de la figura 2, el módulo externo 52 no tiene sus propios sensores de voltaje y de corriente. En su lugar, el módulo externo 52 se implementa en un dispositivo de cómputo que obtiene señales de voltaje y de corriente 62 mediante una unidad de adquisición de datos 64.

Con referencia ahora a la figura 4, un sistema de protección de motor 66 se ilustra de acuerdo con aun otra forma de realización. El sistema 66 incluye un ensamblaje de protección de motor 68 teniendo por lo menos un dispositivo de protección de motor 70 tal como, por ejemplo, un ensamblaje de dispositivo de contactos teniendo un número de dispositivos de contactos controlables de manera independiente configurados para selectivamente controlar el suministro de potencia a partir de una fuente de potencia AC 72 a un motor 74. El ensamblaje de protección de motor 68 también incluye un módulo de algoritmo de detección de velocidad 78 que recibe datos de voltaje y corriente a partir de sensores 80. El módulo de algoritmo de detección de velocidad 78 analiza los datos de voltaje y corriente, junto con datos adicionales, para determinar la velocidad del motor 74 y transmite una señal indicativa de la velocidad a un módulo de comunicaciones 82. Aunque el módulo de algoritmo de detección de velocidad 78 se muestra como estando incorporado dentro del ensamblaje 68, se reconoce que el módulo de algoritmo de detección de velocidad 78 podría también implementarse como un módulo externo con sus propios sensores (v.gr., módulo 36 en la figura 2) o como un módulo externo sin sensores (v.gr., módulo 52 en la figura 3 ) .

De acuerdo con otra forma de realización de la presente invención, un sistema de arranque de motor 84 se ilustra en la figura 5. El sistema de arranque de motor 84 incluye un arranque suave 86 teniendo un número de dispositivos semi-conductores 88, tales como tiristores y/o diodos, para transmitir una potencia de suministro entre una fuente de potencia 90 y un motor 92. Un módulo de detección de velocidad 94, similar al módulo de algoritmo de detección de velocidad 26 de la figura 1, se incluye dentro del arranque suave 86 y se configura para hacer interfaz con el módulo de comunicaciones 96. Aunque el módulo de algoritmo de detección de velocidad 94 se muestra como estando incorporado dentro del arranque suave 86, se reconoce que el módulo de algoritmo de detección de velocidad 94 también podría implemen-tarse como un módulo externo con sus propios sensores (v.gr., el módulo 36 en la figura 2) o como un módulo externo sin sensores (v.gr., módulo 52 en la figura 3).

Con referencia ahora a la figura 6, una técnica 100 para determinar velocidad de rotor de una máquina de inducción AC en operación se muestra que puede implementarse, por ejemplo, en cualquiera de los sistemas mostrados en las figuras 1-5. Aunque la técnica 100 se discute mas adelante con respecto a determinar velocidad de rotor en un motor AC, se reconoce que la técnica 100 también podría usarse para determinar velocidad del rotor a partir de una variedad de máquinas de inducción AC (v.gr., generadores), tanto de una sola fase y de múltiples fases, y en cualquier nivel de voltaje. Por ende, con respecto a la forma de realización mostrada y descrita en la figura 6, la técnica 100 puede usarse para determinar la velocidad de motor de motores de una sola fase, motores de múltiples fases, motores impulsados por inversor tales como motores impulsados por frecuencia variable, motores AC acoplados a un arranque suave, y otros tipos de motores AC o configuraciones de motor AC. Además, formas de realización de la invención no se limitan a motores operando solamente a una frecuencia o voltaje nominales de los motores. En su lugar, formas de realización de la invención, tales como la técnica 100, son efectivas en estimar velocidad de motor de motores AC que operan con voltajes de entrada variables y/o frecuencias de entrada variables.

La técnica 100 proporciona un método de detección de velocidad que es capaz de usar tanto un algoritmo de estimación de velocidad lineal y un algoritmo de detección de velocidad a base de análisis de dominio de frecuencia para determinar velocidad de motor del motor AC. De acuerdo con una forma de realización ejemplar de la invención, un algoritmo de detección de velocidad FFT puede implementarse como el método de procesamiento a base de dominio de frecuencia, con la velocidad estimada por el algoritmo de detección de velocidad FFT siendo usado para "afinar" la velocidad estimada por el algoritmo de estimación de velocidad lineal. La técnica 100 comienza en el bloque 102, donde los datos de placa de nombre de motor o información de placa de nombre (NPI) de motor es accesada. De acuerdo con formas de realización de la invención, la NPI incluye la frecuencia de operación nominal del motor, el voltaje de operación nominal del motor, la velocidad de operación nominal del motor, y la potencia de salida de operación nominal del motor. Estos parámetros NPI están disponibles para motores eléctricos en su etiqueta de placa de nombre. Tal NPI puede accesarse a partir de una variedad de fuentes. Por ejemplo, NPI puede ingresarse manualmente por un usuario a través de una interfaz de usuario. Además, NPI puede accesarse a partir de una unidad de memoria localizada ya sea interna o externa a una tracción de motor, la cual controla al motor. También se visualiza que NPI podría colectarse o accesarse a partir de una red tal como, por ejemplo, la Internet.

Después de que NPI de motor se accesa/lee, voltaje y corriente de entrada de motor se leen en el bloque 104, tal como a manera de una pluralidad de sensores de voltaje y corriente. Ante lectura del voltaje y corriente de entrada de motor, la técnica continúa en el bloque 106, donde un voltaje de media cuadrática (rms) , frecuencia de suministro, y valor de carga (tal como un porcentaje de carga o salida de potencia del motor durante operación) se determinan. Para determinar la rms de voltaje, el voltaje medido sobre el tiempo puede analizarse para determinar la rms de voltaje en una manera conocida. Para determinación de la rms de voltaje de motor en un motor de tres fases, voltajes de entrada de motor de múltiples fases puede determinarse y luego promediarse para producir un solo valor de voltaje de entrada, v.gr., la rms de voltaje.

Al determinar frecuencia de entrada de motor (es decir, frecuencia de suministro) del motor AC en el bloque 106, las formas de onda de corriente y voltaje de motor detectadas/medidas y una detección del punto de cruce cero de la corriente y el voltaje pueden analizarse. Como se entenderla por los técnicos en la materia, se contempla que la frecuencia de entrada pueda determinarse a partir de ya sea la entrada de voltaje o corriente o inducirse hacia el motor.

Con respecto al cálculo del valor de carga en el bloque 106, el valor de carga puede, por ejemplo, detectarse usando un dispositivo sensor tal como un medidor de potencia. Alternativa-mente, un valor de carga tal como salida de potencia de motor puede aproximarse para ser igual a la potencia de entrada del motor o determinarse en otra manera. Detalles adicionales respecto de la determinación del valor de carga se señalarán en mayor detalle mas adelante.

Es notado que, de acuerdo con formas de realización de la invención, el orden en el cual voltaje de entrada de motor, frecuencia de entrada de motor, salida de potencia de motor, y NPI de motor se determinan o accesan como se muestra en los bloques 102-106 no necesita ser el mismo como aquel mostrado en la figura 6. En su lugar, NPI puede accesarse y voltaje de entrada de motor, frecuencia de entrada de motor, y el valor de carga puede determinarse simultáneamente o en otro orden diferente al orden mostrado en la figura 6.

Con referencia de regreso a la forma de realización de la técnica 100 mostrada en la figura 6, después de determinar la rms de voltaje, frecuencia de suministro, y porcentaje de carga en el bloque 106, la técnica procede al bloque 108, donde la velocidad del motor se determina mediante implementar un algoritmo de estimación de velocidad lineal que determina velocidad de motor con base en el voltaje de entrada de motor determinado, la frecuencia de entrada de motor determinada, el valor de carga determinado, y la NPI accesada.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, la velocidad de motor se estima por el algoritmo de velocidad lineal de acuerdo con la siguiente relación: donde ?G x se refiere a la velocidad de motor (es decir, velocidad angular mecánica del rotor) . Como será mostrado en detalle mas adelante, las variables de la Ec. 1 pueden determinarse a partir de un voltaje de entrada de motor, una frecuencia de entrada de motor, un valor de carga de motor, Pm_x, tal como porcentaje de carga y NPI del motor.

Para estimar la velocidad de un motor de acuerdo con la forma de realización abarcada por la Ec. 1, comienza por fijar el NPI accesado del motor a los siguientes: Voltaje Nominal, us ?,· Frecuencia Nominal, /s_2 Potencia de Salida Nominal, Pm ra ted ¡ i y Velocidad Nominal en radianes por segundo, r_Rated_j. Estos parámetros de NPI representan valores nominales a una condición de operación de motor nominal (es decir, un motor operando a voltaje nominal y frecuencia nominal) .

A partir de la NPI, un par de torsión nominal del motor puede definirse como sigue: T _ _pm vted _ 1 rated_\ ~ ' ¿ ) . ^r rated 1 Además, una velocidad sincrónica nominal, ?3?? lf del motor puede determinarse en la siguiente manera: 120«/ >2r ? syn_\ (Ec. 3), p * 60 donde p se refiere al número de polos del motor.

Siguiente, un corrimiento nominal, srated_l , del motor puede determinarse en la siguiente manera: ????_1 r^RatedJ *rated 1 (Ec. 4) syn_\ Usando las ecuaciones 1-4 anteriores, una curva de velocidad representativa de un motor AC operando a parámetros de operación nominales (v.gr., voltaje nominal, vs lt y una frecuencia nominal, fs_x) pueden determinarse.

Aun con referencia a la forma de realización presente, una velocidad de motor de un motor AC operando en cualquier voltaje de entrada arbitrario, us 2, frecuencia de entrada arbitraria, fs 2, Y valor de carga arbitrario, Pm x, puede ahora determinarse usando el siguiente conjunto de ecuaciones: Srated 2 ~ Srated (Ec. 5); °>synj. = * _1 (Ec. 6); ? 'r.rated l = ~ í wy^syn__22 e (1 - ^_2 ) ' (Ec. 7) T rated 2 = AT rated 1 ¡Ec. 8); y Pm_raled_2 = ^rated l * G)r_rated_2 ' (Ec. 9) .

Mediante implementar las ecuaciones 2-9, la velocidad, ?G x, de un motor AC operando en cualquier carga dada (v.gr., cuando el motor entrega cualquier potencia de salida mecánica dada Pm_x) , cualquier voltaje de entrada dado, us 2r y cualquier frecuencia de entrada dada, fs 2, pueden estimarse en la manera señalada por la ecuación 1, mostrada de nuevo mas adelante: ?t rated 2 ? syn 2 n , 8r_x = ~ — * Pm_x + <»??_2 . (EC . 1 ) *m rated 2 En otras palabras, como se muestra en las ecuaciones 1-9 anteriores y la descripción acompañante, la velocidad de motor, ar xr puede estimarse meramente con el voltaje de entrada de motor determinado, us 2, la frecuencia de entrada de motor determinada, fs 21 el valor de carga determinado, Pm x, tal como salida de potencia de motor, y la NPI accesada (es decir, la potencia nominal de motor, Pm rated lr velocidad de motor nominal, ? Rated lr voltaje nominal, us lt y frecuencia nominal, fs l, del motor). Por ende, el algoritmo de velocidad lineal produce estimaciones de velocidad efectivas en cualquier voltaje de entrada arbitrario, us 21 Y cualquier frecuencia de entrada arbitraria, fs 2 ~ no solamente a un voltaje nominal y frecuencia nominal del motor AC.

De acuerdo con una forma de realización de la invención, ante determinación de la velocidad de motor en el bloque 108 mediante el algoritmo de velocidad lineal usando los parámetros señalados anteriormente, la técnica continúa en el bloque 110 mediante caracterizar operación del motor como cayendo dentro de un "contenedor" predeterminado con base en el porcentaje de carga (determinado en el bloque 106) . El porcentaje de carga se caracteriza por caer dentro, o por fuera de, uno de varios contenedores tal que permita compensación de las características no lineales de una curva de carga-velocidad del motor en una forma mas precisa. Esto es, como se explicará en detalle mas adelante, una afinación distinta de la velocidad de motor estimada por el algoritmo de detección de velocidad lineal se desea para cada contenedor, tal que permita para compensación de las características no lineales de una curva de carga-velocidad del motor. Los contenedores de carga pueden definirse, por ejemplo, como en la tabla siguiente: Afinación de la velocidad del motor estimada por el algoritmo de detección de velocidad lineal se determina que es deseable cuando el porcentaje de carga se determina estando entre 40% y 90% de la carga nominal. De acuerdo con la forma de realización de la invención, puede ser deseable no proporcionar afinación adicional a la velocidad de motor estimada por el algoritmo de detección de velocidad lineal si el porcentaje de carga cae por fuera de los contenedores predeterminados (v.gr., <40% o >90% de la carga nominal) .

Ante clasificación del porcentaje de carga dentro o fuera de ciertos contenedores predeterminados en el bloque 110, una determinación se hace en el bloque 112 respecto de si "afinación" adicional de la velocidad de motor estimada puede llevarse a cabo en ese momento. Mas específicamente, una determinación se hace respecto de si un estimado de un número de barras de rotor de "referencia" (-Res mate) para el motor se ha adquirido a partir de una iteración previa de la técnica 100. Una bandera para adquisición del número de barras de rotor (R_ready_flag) puede fijarse inicialmente en cero (0) y puede cambiarse a uno (1) ante adquisición del número de barras de rotor, con el mismo siendo determinado en el bloque 112 si la bandera, R_ready_flag, está actualmente en cero o uno. En una primera iteración de la técnica 100, un estimado del número de barras de rotor para el motor no estará disponible, y por ende la bandera estará en cero. Cuando se determina que un estimado del número de barras de rotor, Restimater para el motor no se ha adquirido aun, indicado en 114, la técnica 100 continuará en el bloque 116, donde una rutina de estimación de número de barras de rotor (bloques 116-130) se inicia.

La rutina de estimación de número de barras de rotor de los bloques 116-130 implementa un algoritmo de detección de velocidad de análisis de dominio de frecuencia (v.gr., un algoritmo de detección de velocidad de FFT) para determinar velocidad de rotor del motor y el número de barras de rotor del motor. Para propósitos de la rutina de estimación de número de barras de rotor 116-130, el algoritmo de detección de velocidad de FFT se aplica para el propósito de estimar un número de barras de rotor de "referencia", Restimater el número entonces se usará subsecuentemente para verificación de la precisión de las estimaciones de velocidad de rotor futuras usando el algoritmo de detección de velocidad de FFT, como será explicado en detalle mas adelante .

La rutina de estimación de número de barras de rotor comienza en el bloque 116 con detección de armónicos de ranura a partir del espectro de frecuencia de corriente de motor, pues se reconoce que armónicos de ranura detectados a partir del espectro de frecuencia de corriente de motor se asocia con el número de barras de rotor del motor. Por ende, detección de armónicos de ranura precisa se desea para proporcionar un estimado preciso del número de barras de rotor. Para determinar los armónicos de ranura, el algoritmo de detección de velocidad de FFT se implementa en el bloque 116. El algoritmo de detección de velocidad de FFT hace uso de datos de corriente de estator muestreados (adquiridos en el bloque 104) para determinación de una frecuencia de armónico de ranura de prominencia. Los armónicos de ranura proporcionan información de velocidad de ancho de banda deseable y sirven como la base primaria para el algoritmo de detección de velocidad de FFT. De manera acorde a una forma de realización de la invención, la ecuación de armónico de prominencia se proporciona como: donde j1 es la frecuencia de estator fundamental, k es una constante, R es el número de barras de rotor, P es el número de pares de polos en el motor, nd es un orden de excentricidad, nu es el orden de armónico de tiempo surgiendo de los armónicos de cinturón de fase impar de flt y s es el corrimiento de motor.

Antes de que el algoritmo de detección de velocidad de FFT pueda operar para identificar armónicos de ranura, todos los parámetros estructurales de máquina en la Ec. 10 necesitan determinarse. Para la Ec. 10, se asume que k=l para determinación de armónicos de ranura y que P puede ser fácilmente determinada a partir de la placa de nombre para entrada de usuario. En general, los parámetros s, R, nd y nw en la Ec. 1 son desconocidos .

Para determinar el corrimiento s, corrimiento lineal se alimenta como el estimado de corrimiento inicial, tal que la detección de armónicos de ranura aun a frecuencia de suministro baja (v.gr., < 30 Hz) se mejora. Corrimiento lineal se define por la ecuación siguiente: _ . . .. . velocidad sincrónica - velocidad lineal Corrimiento lineal = (Ec 11), velocidad sincrónica donde la velocidad sincrónica es una cantidad conocida (v.gr., con base en el número de polos en el motor, etc.) y la velocidad lineal se conoce a partir del bloque 108.

Habiendo determinado el corrimiento, valores se asumen para nd y nw de modo que el valor para R puede entonces determinarse. Esto es, se asume que nd correspondiente a un armónico de ranura detectado se fija a cero y que nw se fija a cada una de una pluralidad de configuraciones de entero impar. En la configuración de nw a cada una de una pluralidad de configuraciones de entero impar, se reconoce que cada una de la magnitud de los armónicos de ranura y la separación entre pares de armónicos de ranura se usa como un criterio para detectar el armónico de ranura primario. Las configuraciones de entero impar de nv corresponden a separación entre el par de armónicos de ranura de aproximadamente dos veces la frecuencia fundamental (es decir, se'paraci.ó =2' f1 ) . El valor para R puede entonces determinarse, con valores posibles de R siendo determinados dado conocimiento del tamaño de armazón de motor y el número de polos, y usando una selección a base de reglas simples. Un rango ejemplar de números de barras de rotor para números respectivos de polos en un motor se define en la Tabla I.

TABLA I Para cada valor potencial de R, tanto i7„=l y n„=-l primero se consideran y, como se señala anteriormente, una suposición se hace de que nd=0. Usando el valor de corrimiento determinado a partir de la Ec. 11, la magnitud del espectro de FFT interpolado puede evaluarse en las frecuencias de armónico de ranura precisas definidas por Ec. 10 para cada combinación de R y nw. La combinación de parámetros la cual concuerda con un pico claro se asume que indica al armónico primario, con el armónico primario teniendo el valor deseado de R asociado con el mismo.

Además de la detección del armónico de ranura primario, y para mejorar la detección del armónico de ranura bajo condiciones donde armónicos extraviados dominan al armónico de ranura primario en magnitud, el armónico de ranura secundario también se detecta. Esto es, el armónico de ranura segundo en magnitud al armónico de ranura primario se detecta y se identifica como el armónico de ranura secundario.

Ante detección de ambos armónicos de ranura primario y secundario, uno de los armónicos se elige en el bloque 118 como el armónico de ranura dominante entre armónicos de ranura primario y secundario para determinación del número de barras de rotor estimadas para esa iteración, ^...?. De acuerdo con una forma de realización de la invención, selección de uno de los armónicos de ranura primario y secundario se basa en una tabla de búsqueda de número de barras de rotor. Un ejemplo de tal una tabla de búsqueda de número de barras de rotor se proporciona a continuación: No. de polos Número de Ranuras de Estator/Rotor 2 36/28 48/38 54/46 60/52 4 48/40 48/56 60/44 60/76 72/58 6 54/42 54/66 72/88 72/54 72/84 8 54/70 72/58 72/88 10 72/88 72/92 12 72/92 TABLA II El número de barras, de los dos que corresponden a los armónicos de ranura primario y secundario, que pertenece al conjunto de números en la Tabla II para el número de polos dado, se selecciona como el número de barras de rotor del motor para esa iteración, Ri...N- Por ejemplo, para el número de polos dado igual a 8, el número de barras de rotor correspondiente al armónico de ranura primario es 60 y el número de barras de rotor correspondiente a aquel del armónico de ranura secundario es 58. Comparando los dos números de barras 60, 58 con el conjunto {70, 58, 88 } en la Tabla II, el armónico de ranura secundario se selecciona como el armónico de ranura correcto pues 58 pertenece al conjunto de números de ranura de rotor en la Tabla II. En un caso donde ambos de los números pertenecen al conjunto en la Tabla II, el número de barras correspondiente al armónico de ranura primario se selecciona como el número de barras de rotor del motor para esa iteración R2___N.

Ante selección del número de barras de rotor asociado con el armónico de ranura dominante, Rl ..N. la técnica continúa con una determinación en el bloque 120 respecto de si un número apropiado de estimados de número de barra de rotor (R_count) se han colectado para proporcionar para una estimación global/final precisa del número de barras de rotor. Esto es, el número de barras de rotor se determina mediante usar el número N inicial de estimados de barras de rotor. N puede elegirse como 100 o 200 iteraciones con base en el tiempo de ejecución de algoritmo. Si se determina que N número de estimados de barras de rotor no se han colectado (R_count < N) , indicado en 124, entonces la técnica continúa en el bloque 126 mediante emitir la velocidad de motor determinada estimada linealmente previa como la velocidad de motor determinada, antes de ciclar de regreso al bloque 104. Los bloques 116-130 de la rutina de estimación de número de barras de rotor entonces se repiten (ante determinación en el bloque 112 de que R_ready_flag aun es cero) para adquirir otro estimado de barras de rotor. Este ciclo se repite hasta que N número de estimados de barras de rotor se colecta.

Cuando JV número de estimados de barras de rotor se colectan, se determina en el bloque 122 que JV número de estimados de barras de rotor han sido colectados (R_count>=JV) , indicado en 128. La técnica por ende continúa en el bloque 130, donde un número de barras de rotor, Restiniate, se selecciona a partir del JV número de estimados de barras de rotor, Rl _N. Después de W número de iteraciones, el número de barras que se repite el máximo número de veces se considera como el número de barras de rotor estimado del motor, Restinmte- Esto es, Restimate es igual al número de barras que se repite un máximo número de veces en JV iteraciones. De acuerdo con una forma de realización de la invención, de modo de seleccionar un número de barras de rotor, se desea que el número de barras de rotor estimado, Restimater debe contar por al menos 40% del número total de JV valores. También en el bloque 130, ante determinación de Restimater la bandera para adquisición del número de barras de rotor (R_ready_flag) se fija a uno (1) .

Ante determinación de Restimater Ia técnica entonces procede del bloque 130 al bloque 126, donde la velocidad de motor estimada linealmente previa es emitida como la velocidad de motor determinada, antes de ciclar de regreso al bloque 104. Ante llevar a cabo los bloques 104-110, la técnica regresa al bloque 112, donde la determinación se hace de que la "afinación" de la velocidad de motor estimada puede llevarse a cabo en ese momento, indicado en 132, pues R_ready_flag se fija a uno. La técnica asi continúa al bloque 134, donde una determinación se hace respecto de si "afinación" adicional de la velocidad de motor estimada puede llevarse a cabo en ese momento. Mas específicamente, una determinación se hace respecto de si un estimado de una "nueva" velocidad nominal para el motor se ha adquirido (es decir, otra que la velocidad nominal a partir de la NPI del motor) a partir de una iteración previa de la técnica 100. Una bandera para adquisición de la velocidad nominal (tune_flag) puede fijarse inicialmente en cero (0) y cambiarse a uno (1) ante adquisición de la velocidad nominal, con ello siendo determinado en el bloque 134 si la bandera está actualmente en cero o uno. En una primera iteración de la técnica 100 después de haber determinado el número de barras de rotor, R un estimado de la velocidad nominal para el motor no estará disponible, y por ende la bandera estará en cero.

De acuerdo con una forma de realización, tune_flag se proporciona para cada una de la pluralidad de contenedores que corresponden a un porcentaje de carga del motor. Esto es, como se señala anteriormente para el bloque 110, operación del motor se analiza para determinar el porcentaje de carga presente en el cual el motor está actualmente operando, con el porcentaje de carga estando caracterizado por caer dentro, o por fuera de, uno de varios contenedores. Si el porcentaje de carga presente del motor cae dentro de uno de las contenedores anteriores, tal como dentro de la Contenedor 1, se determina en el bloque 134 si un estimado de la velocidad nominal para el motor ha sido adquirido para ese contenedor (es decir, para el Contenedor 1) .

Si una determinación se hace de que un estimado de la velocidad nominal del motor no está disponible y no ha sido adquirido para ese contenedor (v.gr., la tune_flag para el Contenedor 1 es cero) , identificado en 136, la técnica 100 procede al bloque 138, donde la velocidad de ranura del motor se calcula usando un algoritmo de detección de velocidad FFT, tal como mediante implementar la Ec. 10 señalada anteriormente. Junto con el cálculo de la velocidad de ranura del motor, aplicación del algoritmo de detección de velocidad FFT de la Ec. 10 en el bloque 138 también emitirá un número de barras de rotor estimado, R, para el motor asociado con la velocidad de ranura.

En el bloque 140, una determinación entonces se hace respecto de si el número de barras de rotor estimado en el bloque 138, R, es igual al estimado de número de barras de rotor, Restlma te, emitido en el bloque 130 a partir de la rutina de estimación de número de barras de rotor (bloques 116-130) . La determinación en el bloque 140 sirve para validar los armónicos de ranura y la velocidad de ranura calculada correspondiente en el algoritmo de detección de velocidad FFT implementado en el bloque 138 para su corrección, tal que se determine si la velocidad de ranura de la salida del motor a partir del algoritmo de detección de velocidad FFT es precisa para propósitos de afinar la velocidad lineal estimada en el bloque 108.

Si se determina en el bloque 140 que el número de barras de rotor estimado en el bloque 138 no es igual al estimado de número de barras de rotor, Restimater emitido en el bloque 130, indicado en 142, entonces se determina que la velocidad de ranura calculada en el bloque 138 a partir del algoritmo de detección de velocidad FFT no es precisa. La técnica 100 entonces determina que la velocidad de ranura no será implementada para "afinar" la velocidad de motor determinada en el bloque 108 por la estimación de velocidad lineal y por ende continúa al bloque 126, donde la velocidad de motor estimada linealmente es emitida como la velocidad de motor determinada, antes de que la técnica cicle de regreso al bloque 104.

Alternativamente, si se determina en el bloque 140 que el número de barras de rotor estimado en el bloque 138 es igual al estimado de número de barras de rotor, Re5timater emitido en el bloque 130, indicado en 144, entonces se determina que la velocidad de ranura calculada a partir del algoritmo de detección de velocidad FFT es precisa. La técnica 100 por ende determina que la velocidad de ranura deberá implementarse para "afinar" la velocidad de motor determinada en el bloque 108 por la estimación de velocidad lineal y por ende continúa al bloque 146, donde la velocidad de ranura calculada a partir del algoritmo de detección de velocidad FFT se utiliza para calcular una nueva velocidad nominal del motor (Calc_NR) .

Cálculo de la nueva velocidad nominal del motor se ilustra en la figura 7. La velocidad de ranura calculada en el bloque 138 (indicada en 160) se usa para calcular velocidad al 100% de carga bajo las mismas entradas de voltaje y frecuencia como de la velocidad de ranura (indicada en 162). La velocidad nominal estimada es dada por la ecuación: (velocidad de ranura - velocidad sincrónica) , , Velocidad Nominal Estimada a 100% de carga = - '- * 100 + velocidad sincrónica porcentaje de carga (Ec. 12) La velocidad a 100% de carga a voltaje y frecuencia arbitrarios se usa para recalcular la velocidad nominal a voltaje, frecuencia, y carga nominales (indicada en 164). La velocidad nominal 164 se asume que es una mas precisa que la velocidad nominal provista en la NPI de motor, y por ende proporciona una estimación mas precisa de la velocidad del motor cuando se implementa en el algoritmo de estimación de velocidad lineal de la Ec. 1.

Con referencia de nuevo a la figura 6, la nueva velocidad nominal del motor a voltaje, frecuencia, y carga nominales, se calcula entonces en el bloque 146 mediante el uso de la velocidad de ranura calculada y la Ec. 12. También en el bloque 146, ante cálculo de la nueva velocidad nominal del motor, tune_flag se fija a una para ese contenedor para el cual los bloques 138-146 de la técnica 100 se llevaron a cabo. Ante cálculo de la nueva velocidad nominal y configuración de tune_flag, la técnica 100 continúa al bloque 148, donde la nueva velocidad nominal del motor se usa para recalcular la velocidad de motor usando el algoritmo de estimación de velocidad lineal, con la velocidad recalculada siendo denominada la "velocidad lineal afinada". La nueva velocidad nominal del motor se ingresa en la Ec. 1, donde con lo cual el algoritmo de estimación de velocidad lineal emite la velocidad lineal afinada en el bloque 150.

Ante estimación de la velocidad lineal afinada del motor, la técnica se cicla de regreso al bloque 104, para monitorización adicional de la velocidad del motor. Ante de nuevo alcanzar el bloque 134, una determinación se vuelve a hacer respecto de si un estimado de la nueva velocidad nominal para el motor ha sido adquirida a partir de una iteración previa de la técnica 100 para un contenedor particular. De acuerdo con el ejemplo previo, la nueva velocidad nominal se estimó para un porcentaje de carga cayendo dentro del Contenedor 1. Por ende, si el presente porcentaje de carga medido en el bloque 104 de nuevo cae dentro del Contenedor 1, una determinación se hace en el bloque 134 de que la nueva velocidad nominal para el motor ha sido adquirida a partir de una iteración previa para ese contenedor, indicada en 152, y la técnica continúa en el bloque 150, donde la nueva velocidad nominal del motor se usa para recalcular la velocidad de motor usando el algoritmo de estima-ción de velocidad lineal de la Ec. 1. Si sin embargo, el porcentaje de carga presente medido en el bloque 104 no cae dentro del Contenedor 1 (v.gr., cae dentro del Contenedor 2 o Contenedor 3), entonces una determinación se hace en el bloque 134 de que la nueva velocidad nominal para el motor no ha sido adquirida a partir de una iteración previa para ese contenedor, indicada en 136, y la técnica 100 llevaría a cabo los bloques 138-146, como se describe anteriormente, para propósitos de determinar la nueva velocidad nominal para el motor para el contenedor particular dentro del cual el porcentaje de carga presente medida en el bloque 104 cae.

Formas de realización de la invención pueden aplicarse a ensamblajes de motor que incluyen un motor AC alimentado por un suministro de frecuencia fijo o variable. También, la técnica puede realizarse en un módulo interno que recibe una señal de corriente de una sola fase o en un módulo externo independiente configurado para recibir cualquier combinación de señales de voltaje y corriente de una sola fase, de tres fases, o de fases múltiples. Además, aunque varias formas de realización de la invención se describen con respecto a un motor AC y tracción de motor AC, se contempla que la técnica señalada en la presente pueden aplicarse a una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo aplicaciones de voltaje fijo y variable. Formas de realización de la invención pueden depender de sensores de voltaje, frecuencia, corriente, y/o potencia de una tracción de motor y/o motor para determinar valores de entrada para estimar velocidad de motor. También es notado que formas de realización de la invención permiten para determinación de velocidad de motor en cualquier voltaje de entrada arbitrario, cualquier frecuencia de entrada arbitraria, y cualquier carga arbitraria.

Los métodos anteriormente descritos pueden ser realizados en la forma de código de programa de cómputo conteniendo instrucciones realizadas en uno o mas medios de almacenamiento legibles por computador tangibles, tales como disquetes flexibles y otros medios de almacenamiento magnéticos, CD ROMs y otros medios de almacenamiento óptico, memoria flash y otros dispositivos de almacenamiento de estado sólido, discos duros, o cualquier otro medio de almacenamiento legible por computador, en donde, cuando el código de programa de cómputo se carga dentro de y se ejecuta por un computador, el computador se vuelve un aparato para llevar a la práctica el método divulgado. Los métodos anteriormente descritos pueden también realizarse en la forma de un "sistema de estimación de velocidad" denominado de manera genérica configurado para estimar la velocidad del rotor del motor AC que incluiría un procesador en la forma de una unidad de algoritmo de detección de velocidad y/o computador mostrado en las varias formas de realización de las figuras 1-5.

Una contribución técnica para el método y aparato divulgados es que proporciona para una técnica implementada en controlador para determinar velocidad de rotor para aplicaciones de frecuencia de suministro fijas y variables.

Por lo tanto, de acuerdo con una forma de realización de la presente invención, un sistema de estimación de velocidad de rotor se programa para estimar una velocidad de rotor de una máquina de inducción AC de acuerdo con un algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base en la información de placa de nombre (NPI) de la máquina de inducción AC y parámetros de la máquina de inducción AC durante operación de la misma, con los parámetros comprendiendo valores de voltaje y frecuencia de la entrada de potencia a la máquina de inducción AC y un valor de carga de la máquina de inducción AC. El sistema de estimación de velocidad de rotor también se programa para estimar una velocidad de rotor de la máquina de inducción AC de acuerdo con un algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia y determinar si la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es válida. Si la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es válida, entonces el sistema de estimación de velocidad de rotor estima una velocidad de rotor afinada de la máquina de inducción AC de acuerdo con el algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base, en parte, en la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia y almacena la velocidad de rotor afinada en un medio de almacenamiento legible por computador.

De acuerdo con otra forma de realización de la presente invención, un método para determinar velocidad de rotor de una máquina de inducción AC incluye accesar información de placa de nombre (NPI) de una máquina de inducción AC, con la NPI incluyendo una potencia nominal, una velocidad nominal, una frecuencia nominal, y un voltaje nominal de la máquina de inducción AC . El método también incluye determinar cada uno de un valor de voltaje y un valor de frecuencia de la entrada de potencia a la máquina de inducción AC durante operación de la misma, determinar un porcentaje de carga a partir de la máquina de inducción AC durante operación de la misma, y estimar una velocidad de rotor de la máquina de inducción AC en operación con base en la NPI, los valores de voltaje y frecuencia de la máquina de inducción AC, y el porcentaje de carga de la máquina de inducción AC. El método además incluye calcular una velocidad nominal revisada de la máquina de inducción AC, estimar una velocidad de rotor afinada de la máquina de inducción AC con base en la NPI, los valores de voltaje y frecuencia de la máquina de inducción AC, y el porcentaje de carga de la máquina de inducción AC, con la velocidad nominal revisada reemplazando la velocidad nominal a partir de la NPI para estimación de la velocidad de rotor afinada, y almacenar la velocidad de rotor afinada en un medio de almacenamiento legible por computador.

De acuerdo con aun otra forma de realización de la presente invención, un medio de almacenamiento legible por computador no transitorio tiene almacenado en el mismo un programa de computador que comprende instrucciones las cuales, cuando se ejecutan por al menos un procesador, ocasionan que el por lo menos un procesador adquiera un primer estimado de una velocidad de motor de un motor AC de acuerdo con un algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base en información de placa de nombre (NPI) del motor AC y parámetros del motor AC durante operación del mismo. Las instrucciones también ocasionan que el por lo menos un procesador adquiera un segundo estimado de la velocidad de motor del motor AC de acuerdo con un algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia, llevar a cabo un proceso de validación en el segundo estimado de la velocidad de motor del motor AC, y calcular un valor de velocidad nominal para el motor AC con base en el segundo estimado validado de la velocidad de motor del motor AC. La instrucción además ocasiona que el por lo menos un procesador ingrese el valor de velocidad nominal calculado hacia el algoritmo de estimación de velocidad lineal para adquirir un estimado afinado de la velocidad de motor del motor AC y almacenar la velocidad de motor afinada en el medio de almacenamiento legible por computador.

La presente invención ha sido descrita en términos de la forma de realización preferida, y se reconoce que equivalentes, alternativas, y modificaciones, aparte de aquellas mencionadas de manera expresa, son posibles y están dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de estimación de velocidad de rotor, el sistema de estimación de velocidad de rotor programado para: estimar una velocidad de rotor de una máquina de inducción AC de acuerdo con un algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base en la información de placa de nombre (NPI) de la máquina de inducción AC y parámetros de la máquina de inducción AC durante operación de la misma, los parámetros comprendiendo valores de voltaje y frecuencia de entrada de potencia a la máquina de inducción AC y un valor de carga de la máquina de inducción AC; estimar una velocidad de rotor de la máquina de inducción AC de acuerdo con un algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia; determinar si la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es válida; y si la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es válida, entonces : estimar una velocidad de rotor afinada de la máquina de inducción AC de acuerdo con el algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base, en parte, en la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia; y almacenar la velocidad de rotor afinada en un medio de almacenamiento legible por computador.

2. El sistema de estimación de velocidad de rotor de la reivindicación 1, en donde la NPI de máquina de inducción AC comprende una potencia nominal, una velocidad nominal, una frecuencia nominal, y un voltaje nominal de la máquina de inducción AC.

3. El sistema de estimación de velocidad de rotor de la reivindicación 2, programado adicionalmente para: calcular una velocidad nominal revisada de la máquina de inducción AC con base en la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia; y estimar la velocidad de rotor afinada de la máquina de inducción AC de acuerdo con el algoritmo de estimación de velocidad lineal, en donde la velocidad nominal revisada del rotor se ingresa dentro del algoritmo de estimación de velocidad lineal en lugar de la velocidad nominal de la NPI de la máquina de inducción AC.

4. El sistema de estimación de velocidad de rotor de la reivindicación 3, programado además para: caracterizar operación de la máquina de inducción AC como cayendo dentro de uno de una pluralidad de contenedores con base en el valor de carga; y calcular una velocidad nominal revisada de la máquina de inducción AC para cada uno de la pluralidad de contenedores.

5. El sistema de estimación de velocidad de rotor de la reivindicación 2, programado además para: detectar armónicos de ranura primario y secundario de la máquina de inducción AC; y estimar un número de barras de rotor de la máquina de inducción AC con base en uno de los armónicos de ranura primario y secundario.

6. El sistema de estimación de velocidad de rotor de la reivindicación 5, programado además para: adquirir un número predeterminado de estimados de número de barras de rotor; identificar un número de barras de rotor que se repite el mayor número de veces en el número predeterminado de estimados de número de barras de rotor; y fijar el número de barras de rotor que se repite el mayor número de veces como el número de barras de rotor determinado, ^estímate-

7. El sistema de estimación de velocidad de rotor de la reivindicación 6, programado además para: asociar un número de barras de rotor de la máquina de inducción AC con la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de- dominio de frecuencia; comparar el número de barras de rotor a partir del algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia con el número de barras de rotor determinado, RestiIliate; Y si el número de barras de rotor a partir del algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es igual al número de barras de rotor determinado, Restimater entonces determinar que la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia es válida.

8. El sistema de estimación de velocidad de rotor de la reivindicación 1, programado además para: preceder afinación de la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de estimación de velocidad lineal si la velocidad de rotor estimada por el algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia se encuentra siendo no válida; y almacenar la velocidad de rotor no afinada estimada por el algoritmo de estimación de velocidad lineal en el medio de almacenamiento legible por computador.

9. El sistema de estimación de velocidad de rotor de la reivindicación 1, en donde la máquina de inducción AC comprende un motor AC, y en donde el sistema de estimación de velocidad de rotor comprende uno de una tracción de frecuencia variable, un dispositivo de protección de motor, un arranque suave, y un dispositivo removible acoplado a una tracción de motor del motor AC.

10. Un método para determinar velocidad de rotor de una máquina de inducción AC, el método comprendiendo: accesar información de placa de nombre (NPI) de una máquina de inducción AC, en donde la NPI comprende una potencia nominal, una velocidad nominal, una frecuencia nominal, y un voltaje nominal de la máquina de inducción AC; determinar cada uno de un valor de voltaje y un valor de frecuencia de la entrada de potencia a la máquina de inducción AC durante operación de la misma; estimar una velocidad de rotor de la máquina de inducción AC en operación con base en la NPI, los valores de voltaje y frecuencia de la máquina de inducción AC, y el porcentaje de carga de la máquina de inducción AC; calcular una velocidad nominal revisada de la máquina de inducción AC; estimar una velocidad de rotor afinada de la máquina de inducción AC con base en la NPI, los valores de voltaje y frecuencia de la máquina de la máquina de inducción AC, y el porcentaje de carga de la máquina de inducción AC, con la velocidad nominal revisada reemplazando la velocidad nominal a partir de la NPI para estimación de la velocidad de rotor afinada; y almacenar la velocidad de rotor afinada en un medio de almacenamiento legible por computador.

11. El método de la reivindicación 10, comprendiendo además : detectar armónicos de ranura de la máquina de inducción AC; estimar un número de barras de rotor de referencia de la máquina de inducción AC a partir de los armónicos de ranura.

12. El método de la reivindicación 11, en donde estimar el número de barras de rotor de referencia de la máquina de inducción AC comprende: accesar una tabla de búsqueda asociando un número de polos de la máquina de inducción AC, números de barras de rotor de la máquina de inducción AC, y armónicos de ranura primario y secundario de la máquina de inducción AC; y seleccionar el número de barras de rotor de referencia de la máquina de inducción AC con base en la tabla de búsqueda.

13. El método de la reivindicación 11, comprendiendo además : adquirir un número predeterminado de estimados de número de barras de rotor de referencia; identificar un número de barras de rotor de referencia que se repite el mayor número de veces en el número predeterminado de estimados de número de barras de rotor; y fijar el número de barras de rotor de referencia que se repite el mayor número de veces como el número de barras de rotor de referencia, Restlma te .

14. El método de la reivindicación 13, comprendiendo además : estimar una velocidad de ranura de rotor y un número de barras de rotor asociadas a partir de los armónicos de ranura de acuerdo con un algoritmo de procesamiento de señales de dominio de frecuencia; comparar el número de barras de rotor asociado con la velocidad de ranura de rotor al número de barras de rotor de referencia, Restimate' validar que el número de barras de rotor asociado con la velocidad de ranura de rotor es igual al número de barras de rotor determinado, Restimate¡ Y determinar la velocidad nominal revisada de la máquina de inducción AC a partir de la velocidad de ranura validada.

15. El método de la reivindicación 10, comprendiendo además asociar la velocidad nominal revisada de la máquina de inducción AC con uno de una pluralidad de contenedores, cada uno de la pluralidad de contenedores definiendo un rango de operación de porcentaje de carga de la máquina de inducción AC.

16. Un medio de almacenamiento legible por computador no transitorio teniendo almacenado en el mismo un programa de cómputo que comprende instrucciones las cuales, cuando se ejecutan por al menos un procesador, ocasionan que el procesador: adquiera un primer estimado de una velocidad de motor de un motor AC de acuerdo con un algoritmo de estimación de velocidad lineal y con base en información de placa de nombre (NPI) del motor AC y parámetros del motor AC durante operación del mismo; adquiera una segunda estimación de la velocidad de motor del motor AC de acuerdo con un algoritmo de estimación de velocidad a base de dominio de frecuencia; lleve a cabo un proceso de validación en el segundo estimado de la velocidad de motor del motor AC; calcule un valor de velocidad nominal para el motor AC con base en el segundo estimado validado de la velocidad de motor del motor AC; ingrese el valor de velocidad nominal calculado hacia el algoritmo de estimación de velocidad lineal para adquirir un estimado afinado de la velocidad de motor del motor AC; y almacene la velocidad de motor afinada en el medio de almacenamiento legible por computador.

17. El medio de almacenamiento legible por computador no transitorio de la reivindicación 16, en donde las instrucciones además ocasionan que el por lo menos un procesador: detecte armónicos de ranura primario y secundario del motor AC; y estime un número de barras de rotor de referencia del motor AC con base en uno de los armónicos de ranura primario y secundario .

18. El medio de almacenamiento legible por computador no transitorio de la reivindicación 17, en donde las instrucciones además ocasionan que el por lo menos un procesador: adquiera un número predeterminado de estimados de número de barras de rotor; identifique un número de barras de rotor que se repite el mayor número de veces en el número predeterminado de estimados de número de barras de rotor; y fije el número de barras de rotor que se repite el mayor número de veces como el número de barras de rotor de referencia, Restimate.

19. El medio de almacenamiento legible por computador no transitorio de la reivindicación 18, en donde las instrucciones además ocasionan que el por lo menos un procesador: asocie un número de barras de rotor del motor AC con el segundo estimado de la velocidad de motor del motor AC de acuerdo con el algoritmo de estimación de velocidad a base de dominio de frecuencia; compare el número de barras de rotor determinado a partir del algoritmo de estimación de velocidad a base de dominio de frecuencia con el número de barras de rotor de referencia, ^estimate' Y si el número de barras de rotor determinado a partir del algoritmo de estimación de velocidad a base de dominio de frecuencia es igual al número de barras de rotor de referencia, ^estímate' entonces validar el segundo estimado de la velocidad de motor del motor AC.

20. El medio de almacenamiento legible por computador no transitorio de la reivindicación 16, en donde la NPI de motor comprende una potencia nominal, una velocidad nominal, una frecuencia nominal, y un voltaje nominal del motor AC.