CONTROL PID CON CONVERTIDORES DE FRECUENCIA. (1)

Los convertidores de frecuencia cuentan con un modo de control en lazo cerrado que permite ajustar la velocidad del motor en base a una señal de referencia externa que debe mantenerse en un valor predeterminado.

Por ejemplo si se desea controlar la presión en un sistema hidráulico, se puede colocar un transmisor de presión en la cañería: 

El transmisor de presión entrega una tensión x (variable de proceso) de 0-10V o una corriente de 4-20mA. Esta señal se conecta  a la entrada analógica del convertidor (que debe configurarse para leer una variable de proceso). 

El convertidor de frecuencia debe configurarse en modo PID para de esa forma poder indicar por teclado o por otra entrada analógica (en el caso del CFW08 plus) un valor de consigna w (SET POINT) es decir el valor de tensión que debería tener la salida del sensor que indica la presión del sistema, cuando la bomba está funcionando.

Existen dos algoritmos comúnmente utilizados en los controladores PID: Paralelo y Serie. A continuación se mostrarán los diagramas en bloques y las ecuaciones que rigen a ambos algoritmos. El objetivo de este post es ver técnicas experimentales de ajuste de las variables del controlador, no se va a realizar un análisis matemático complejo del mismo, solo se plantean las ecuaciones para comprender parte del formalismo.

Un control PID tipo paralelo sería:

En este diagrama genérico, la referencia de frecuencia del convertidor se define como:

Donde la señal de error e(t) se define por:

Siendo KP, KI, Kd las ganancias proporcional, integral y diferencial respectivamente. 

Un control de tipo serie sería:

El PID serie (o interactivo) es uno de los mas utilizados, especialmente en equipos analógicos antiguos (se realizaba con amplificadores operacionales y el hecho de ser serie permitía lograrlo con menor cantidad de componentes) y se lo siguió utilizando en algunos equipos digitales por tradición.

Las respuestas de ambos tipos son similares.

Esta última es la configuración adoptada en el CFW08 de WEG. El CFW09 utiliza la anterior.

GLOSARIO.

Variable de proceso o variable controlada (X): es la señal que entrega el sensor que mide la variable que se quiere controlar (temperatura, presión, caudal, etc)

SET POINT (W): es el valor que se desea obtener de la señal.

Error u offset (e(t): diferencia entre la variable de proceso y el set point.

En el próximo post se analizan las acciones del controlador PID (acciones proporcional, integral y derivativa).