Controlo de Motor Assíncrono Aplicado a Veículos Eléctricos

Transcrição

1 Dpatanto d Engnhaa Elctotécnca Scção d Elctotcna Máquna Eléctca Contolo d Moto Aíncono Aplcado a Vículo Eléctco Saul Alxand Magao Ganado Dtação apntada na Faculdad d Cênca Tcnologa da Unvdad Nova d Lboa paa obtnção do Gau d Mt Engnhaa Elctotécnca Coputado Ontado: Pofo Máo Fnando Vnt Nv Co-ontado: Atnt Pdo Mgul Rbo Pa Mont da Capaca, Julho d 9

2 Agadcnto Gotaa d agadc a todo aqul qu ddcaa algu do u tpo ajuda, tonando poívl a alzação da pnt t.

3 Ruo O ccnto da população undal, aocado ao aunto do núo d vículo odováo t uctado qutõ latva ao aunto da õ polunt, a coo à caz d va ptolífa. Tona- po ncáo adopta dda qu conta a tuação actual, atavé do dnvolvnto d dfnt étodo d convão aaznanto d nga, pobltando a dução ubtancal d õ nocva conuo ngétco. O cuo a oto léctco pt atng o fdo objctvo, pobltando a concpção d vículo léctco, híbdo ou d célula d cobutívl. O âbto da pnt dtação t coo objctvo o contolo do oto aíncono coo étodo d populão d u vículo léctco, tndo conta a caactítca nnt ao funconanto d u vículo odováo.

4 Abtact Th global populaton gowth, aocatd wth an nca n th nub of oad vhcl ha ad quton concnng th nca n pollutng on, a wll a th cacty of ol v. It thfo ncay to tak au to count th pnt tuaton though th dvlopnt of dffnt thod of ngy convon and toag of ngy, allowng th ubtantal ducton of haful on and ngy conupton. Th u of lctc oto allow th fulflnt of tho objctv, nablng th dgn of lctc vhcl, hybd, o ful cll vhcl. Th cop of th dtaton ad at contollng th aynchonou oto a a thod of populon of an lctc vhcl, takng nto account th nhnt chaacttc of th opaton of a oad vhcl.

5 Lta d Síbolo Lta d Síbolo Toda a bologa pnt nt docunto nconta- dfnda localnt. Contudo, apnta- gudant a lta co o pncpa íbolo utlzado. B Cofcnt d atto vcoo [N..] D Facto d aotcnto f Fquênca d alntação [Hz] f Fquênca d ncono [Hz] I Cont no tato [A] Î Valo d Pco da Cont no tato [A] I Cont no oto [A] I Cont no oto duzda ao tato I ˆ ' Valo d Pco da Cont no oto duzda ao tato [A] I Cont d agntzação [A] a Cont na fa a do tato da áquna aíncona [A] b Cont na fa b do tato da áquna aíncona [A] c Cont na fa c do tato da áquna aíncona [A] a * b * c * Cont d fênca na fa a do tato da áquna aíncona Cont d fênca na fa b do tato da áquna aíncona Cont d fênca na fa c do tato da áquna aíncona d Coponnt d Cont no tato gundo o xo dcto d [A] q Coponnt d Cont no tato gundo o xo quadatua q [A] d Coponnt d Cont no oto gundo o xo dcto d [A] q Coponnt d Cont no oto gundo o xo quadatua q [A] J Monto d néca [Kg. ] K p K Coponnt popoconal do contolado PI Coponnt ntgal do contolado PI l Epua do ntfo da áquna aíncona [] Ll Indutânca d dpão do Etato [H] Ll Indutânca d dpão do Roto [H] Ll Indutânca d dpão do Roto duzda ao tato L Indutânca pópa do Etato [H] [A] [A] [A] [A] [H] v

6 Lta d Síbolo L Indutânca pópa do Roto [H] L Indutânca pópa do Roto duzda ao tato L Indutânca útua [H] N p N Núo d pa d u nolanto da áquna aíncona Rlação d tanfoação N no Vlocdad nonal d funconanto [RPM] N Vlocdad do capo gant do tato ou vlocdad d ncono [RPM] p Núo d pa d pólo P n Potênca d ntada [W] P g Potênca no Entfo [W] P Potênca cânca d aída [W] R Rtênca do tato [Ω] R Rtênca do oto [Ω] R Rtênca do oto duzda ao tato R Rtênca d agntzação [Ω] S Ecoganto T Píodo [] T Bnáo lctoagnétco [N.] T c Bnáo d caga [N.] t Tpo d tablcnto da pota [] U DC Tnão contínua d alntação do nvo tfáco [V] U Bat Tnão nonal da bata [V] U no Tnão nonal d alntação [V] U Tnão pl no tato [V] U Vcto d tnão pl no tato [V] U Tnão pl no oto [V] U Tnão pl no oto duzda ao tato U Tnão d agntzação [V] u a Tnão pl na fa a do tato da áquna aíncona [V] u b Tnão pl na fa b do tato da áquna aíncona [V] u c Tnão pl na fa c do tato da áquna aíncona [V] u α Coponnt d tnão gundo o xo α no fncal αβ [V] u α Coponnt d tnão gundo o xo β no fncal αβ [V] [H] [Ω] [V] v

7 Lta d Síbolo u d Coponnt d tnão no tato gundo o xo dcto d [V] u q Coponnt d tnão no tato gundo o xo quadatua q [V] u d Coponnt d tnão no oto gundo o xo dcto d [V] u q Coponnt d tnão no oto gundo o xo quadatua q [V] Z q Ipdânca quvalnt da áquna aíncona [Ω] δ Lagua do pulo d coando do IGBT θ Poção do vcto d fluxo lgado no oto [ad] σ Facto d dpão τ Contant d tpo d agntzação do tato [] τ Contant d tpo d agntzação do oto [] ψ Fluxo d agntzação [Wb] ψˆ Valo d Pco do Fluxo d agntzação [Wb] ψ d Coponnt d fluxo d agntzação gundo o xo dcto d [Wb] ψ q Coponnt d fluxo d agntzação gundo o xo quadatua q [Wb] ψ Fluxo lgado no tato [Wb] ψ Vcto d Fluxo lgado no tato [Wb] ψ Fluxo lgado no oto [Wb] ψ d Coponnt d fluxo lgado no tato gundo o xo dcto d [Wb] ψ q Coponnt d fluxo lgado no tato gundo o xo quadatua q [Wb] ψ d Coponnt d fluxo lgado no oto gundo o xo dcto d [Wb] ψ d t Coponnt tada d fluxo lgado no oto gundo o xo dcto d [Wb] ψ d no Coponnt d fluxo nonal lgado no oto gundo o xo dcto d ψ d f Coponnt d fênca d fluxo lgado no oto gundo o xo dcto d [Wb] [Wb] ψ q Coponnt d fluxo lgado no oto gundo o xo quadatua q [Wb] ω Vlocdad do capo gant do tato ou vlocdad d ncono [ad. - ] ω no Vlocdad nonal d ncono [ad. - ] ω Vlocdad léctca d otação do oto [ad. - ] ω Vlocdad cânca d otação do oto [ad. - ] ω l Vlocdad do capo gant do tato lação ao oto [ad. - ] ω no Vlocdad nonal d funconanto [ad. - ] ω n Fquênca natual [ad. - ] v

8 Índc d Matéa Índc d Matéa Agadcnto... Ruo... Abtact... Lta d Síbolo... v Índc d Matéa... v Índc d Fgua... x Índc d Tabla... xv. Intodução.... Etado da At..... O Vículo Eléctco..... Tpo d Vículo Eléctco Vículo Eléctco d Bata Conttução Confguaçõ Vículo Eléctco d Bata Poduzdo Vículo Eléctco Híbdo Caactítca Confguaçõ Confguação Híbda Sé Confguação Híbda Paallo Confguação Híbda Sé Paallo Vículo Eléctco Híbdo Poduzdo Vículo Eléctco d Célula d Cobutívl Caactítca Clafcação d Célula d Cobutívl Potótpo Sta d Populão Eléctca Moto d Cont Contínua Moto d Indução... 9 v

9 Índc d Matéa.3.3. Moto d Magnto Pannt Moto d Rlutânca Coutado Copaação d Sta d Populão Eléctca Anál Futua Coando Contolo da Máquna d Indução Coando Ecala Coando po Vaação do Núo d Pólo Coando po Vaação do Ecoganto Coando po Vaação da Tnão d Alntação Coando po Vaação d Fquênca Coando po vaação d Tnão d Alntação Fquênca (U/f contant) Coando U/f alha abta Contolo U/f alha fchada co gulação d coganto Contolo po Vaação d Cont Ecoganto Contolo po Ontação d Capo Contolo Dcto Contolo Indcto Contolo Dcto d Bnáo Copaação d Método d Contolo Tanfoaçõ d Rfncal Tanfoaçõ Tfáca Tanfoação d Fotcu Tanfoação Polfáca Otogonal Dfáca Tanfoação d Clak Tanfoação d Pak Máquna Aíncona Capo Magnétco Gant Vlocdad Ecoganto Ccuto Equvalnt po Fa v

10 Índc d Matéa 4.4. Anál d Potênca Bnáo Elctoagnétco Caactítca Bnáo - Vlocdad Rgõ d Funconanto Modlo Dnâco Tanfoação d Coodnada Tanfoação nt o fncal abc αβ Tanfoação nt o fncal αβ dq Equação do ccuto tfáco qulbado da Máquna Aíncona no fnca αβ dq Equvalênca nt fncal abc αβ Equvalênca nt fncal αβ dq Modlo Dnâco d Qunta Od Equaçõ d Tnão no Etato no Roto Equação do Bnáo Elctoagnétco Equaçõ do odlo dnâco função d ψ Método d Contolo da Máquna d Indução Contolo Indcto po Ontação d Capo Pncípo do Contolo po Ontação d Capo Contolo po ontação d capo alha abta Coponnt dcta d * da cont no tato Coponnt quadatua q * da cont no tato Poção θ do vcto d fluxo lgado no oto ψ Sta tfáco d cont a aplca no tato Equa d contolo alha abta Contolo ndcto po ontação d capo alha fchada Contolado Popoconal Intgal d Vlocdad Dnâca do Contolado PI Dnâca cânca da áquna d ndução Rpntação da dnâca no doíno Função d tanfênca do dagaa d contolo x

11 Índc d Matéa Contolo po ontação d capo alha fchada co contolo d fluxo lgado no oto ψ Sta dfáco d cont dda no tato Rfênca d fluxo lgado no oto Valo nonal d fluxo lgado no oto Contolo na zona d nfaqucnto d fluxo Etado d fluxo lgado no oto Contolado Popoconal Intgal d Fluxo Dnâca do fluxo lgado no oto na áquna aíncona Rpntação da dnâca cânca no doíno Função d tanfênca do dagaa d contolo Iplntação Rultado Iplntação Matlab/Sulnk Caactítca da Máquna Aíncona Algoto d contolo ndcto po ontação d capo Rfênca d Fluxo Dnonanto do contolado PI d Fluxo Dnonanto do contolado PI d Vlocdad Contolado d Ht Modlo Iplntado Invo Tfáco alntado po conjunto Font d Alntação Tfáca Altnada Rctfcado Tfáco Iplntação do odlo Rctfcado tfáco não contolado Dnonanto do Condnado d Fltag Ccuto Dnâco d Tavag Invo Tfáco alntado po conjunto Bata Convo DC/DC d do quadant Iplntação do odlo Bata Convo CC/CC d do quadant x

12 Índc d Matéa Sulação Sulação do odlo Vlocdad áxa d funconanto Anál d g d vlocdad Anál d g d vlocdad paa bnáo d caga aplcado Lt d vlocdad paa fluxo nonal no oto Sulação do odlo Vlocdad áxa d funconanto Anál d g d vlocdad Anál d g d vlocdad paa bnáo d caga aplcado Iplntação pátca Caactítca da Máquna Aíncona Enao da Máquna Aíncona Rlação d tanfoação Rtênca do tato Enao vazo Enao cuto-ccuto Contant cânca da áquna aíncona Algoto d contolo ndcto po ontação d capo Rfênca d Fluxo Dnonanto do contolado PI d Fluxo Dnonanto do contolado PI d vlocdad Ccuto Iplntado Invo Tfáco alntado po conjunto Font d Alntação Tfáca Altnada Rctfcado Tfáco Iplntação do ccuto d contolo Matal utlzado Rultado Expnta Concluõ Bblogafa Gloáo... 3 Anxo... 4 x

13 Índc d Matéa Anxo A Modlo Matlab/Sulnk... 5 Anxo A. - Algoto d contolo ndcto po ontação d capo... 5 Anxo A. Modlo d contolo paa nvo tfáco alntado po conjunto Font d Alntação Tfáca Altnada - Rctfcado Tfáco... 6 Anxo A.3 Modlo d contolo paa nvo tfáco alntado po conjunto Bata Convo DC/DC d do quadant... 7 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk... 8 Anxo B. Sulação do Modlo Anxo B.. Vlocdad áxa d funconanto... 8 Anxo B.. Anal d dfnt g d vlocdad... Anxo B..3 Anal d dfnt g d vlocdad paa bnáo d caga aplcado... Anxo B..4 Lt d vlocdad paa fluxo nonal no oto... 4 Anxo B. Sulação do Modlo Anxo B.. Vlocdad áxa d funconanto... 5 Anxo B.. Anal d dfnt g d vlocdad... 7 Anxo B..3 Anal d dfnt g d vlocdad paa bnáo d caga aplcado... 9 Anxo C Ccuto Iplntado na Pátca... 3 x

14 Índc d Fgua Índc d Fgua Fgua. Equa d conttução d u vículo léctco d bata... 4 Fgua. - Dfnt confguaçõ d vículo léctco d bata... 5 Fgua.3 Confguação Híbda Sé... 8 Fgua.4 Confguação Sé a vlocdad duzda... 8 Fgua.5 Confguação Sé duant aclação... 8 Fgua.6 Confguação Sé vlocdad contant... 9 Fgua.7 Confguação Sé duant a tavag... 9 Fgua.8 Confguação Híbda Paallo... Fgua.9 Confguação Paallo no poco d lgação... Fgua. Confguação Paallo duant aclação... Fgua. Confguação Paallo vlocdad contant... Fgua. Confguação Paallo duant a tavag... Fgua.3 Confguação Híbda Sé-Paallo... Fgua.4 Confguação Sé-Paallo a vlocdad duzda... Fgua.5 Confguação Sé-Paallo duant aclação... 3 Fgua.6 Confguação Sé-Paallo a vlocdad contant... 3 Fgua.7 Confguação Sé-Paallo duant a tavag... 3 Fgua.8 Conttução Racçõ nua Célula d Cobutívl... 5 Fgua.9 Ilutação d oto d cont contínua d do pólo... 7 Fgua. Exgênca d tacção léctca... 8 Fgua. Ilutação típca do oto d ndução... 9 Fgua. Caactítca do Moto d Indução... Fgua.3 Caactítca Bnáo-Vlocdad do oto d agnto pannt... Fgua.4 Caactítca Bnáo-Vlocdad do oto d agnto pannt co contolo do ângulo d condução... Fgua.5 Ilutação d típca d oto d lutânca coutado... Fgua.6 Caactítca Bnáo-Vlocdad... 3 Fgua.7 Caactítca Bnáo-Vlocdad paa bnáo d caga contant, no coando po vaação do núo d pa d pólo... 6 Fgua.8 Caactítca Bnáo-Vlocdad, no coando po vaação do coganto... 7 x

15 Índc d Fgua Fgua.9 Caactítca Bnáo-Vlocdad, no coando po vaação da tnão d alntação... 8 Fgua.3 Caactítca Bnáo-Vlocdad, no coando po vaação d fquênca.. 8 Fgua.3 Contolado d Tnão Fquênca, étodo U/f, alha abta... 9 Fgua.3 Caactítca Bnáo-Vlocdad, no coando po vaação d tnão d alntação fquênca (V/f contant)... 3 Fgua.33 Contolo U/f alha abta co gulação d coganto... 3 Fgua.34 Efto da vaaçõ d bnáo d caga... 3 Fgua.35 Efto da vaaçõ d tnão d alntação... 3 Fgua.36 Contolo po vaação Cont/Ecoganto... 3 Fgua.37 Rpntação do oto d cont contínua Fgua.38 Rfncal d fluxo otóco Fgua.39 Equa d contolo dcto po ontação d capo Fgua.4 Equa d contolo ndcto po ontação d capo Fgua.4 Equa d Contolo Dcto d Bnáo Fgua.4 Tajctóa do vcto d fluxo tatóco Fgua.43 Vcto d Tnão a aplca plo nvo à áquna aíncona a copondnt vaação do fluxo tatóco no tpo t... 4 Fgua.44 Rpntação vctoal do fluxo paa dfnt valo d bnáo... 4 Fgua 3. Rlação nt o xo abc αβ paa a tanfoação d Clak Fgua 3. Rlação nt o xo abc dq paa a tanfoação d Pak Fgua 4. Vaação tpoal da dtbução nuodal no paço do capo agnétco, nu nolanto pcodo po ua cont nuodal no tpo Fgua 4. - Ccuto quvalnt po fa da áquna d ndução, pntando a lgação agnétca tato-oto Fgua Ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona, duzdo ao tato Fgua 4.4 Dagaa vctoal do ccuto quvalnt po fa... 5 Fgua Ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona, dpzando a quda d tnão no ao longtudnal d ntada... 5 Fgua Caactítca bnáo vlocdad da áquna aíncona... 5 Fgua 4.7 Zona d funconanto da áquna d ndução g pannt lt adív g tantóo Fgua 4.8 Caactítca do oto d ndução na zona d bnáo contant nfaqucnto d fluxo, função da vlocdad xv

16 Índc d Fgua Fgua 4.9 Acoplanto nt a fa do tato do oto Fgua 4. Modlo quvalnt dfáco do tato oto Fgua 4. Tanfoação nt fncal abc αβ Fgua 4. Tanfoação nt fncal αβ dq Fgua 4.3 Ccuto tfáco co acoplanto agnétco, quatzado na coodnada a abc Fgua 4.4 Ccuto quvalnt do odlo dnâco, latvo ao xo dcto... 6 Fgua 4.5 Ccuto quvalnt do odlo dnâco, latvo ao xo d quadatua q... 6 Fgua 4.6 Dagaa Vctoal do Ccuto quvalnt po fa Fgua 5. Rfncal d fluxo otóco Fgua 5. Equa d contolo d bnáo fluxo alha abta Fgua 5.3 Equa d contolo po ontação d capo ndo nua alha fchada d contolo d vlocdad co contolado PI Fgua 5.4 Dagaa d contolo d vlocdad alha fchada Fgua 5.5 Dagaa d contolo d vlocdad alha fchada anulando T c () Fgua 5.6 Dagaa d contolo d vlocdad alha fchada anulando ω ()* Fgua 5.7 Contolo po ontação d capo alha fchada co contolo d fluxo Fgua 5.8 Etado d Fluxo... 8 Fgua 5.9 Dagaa d contolo do fluxo lgado no oto alha fchada Fgua 6. Rctfcado tfáco não contolado conttuído po dodo condnado d fltag Fgua 6. Foa d onda da tnõ na ntada (a) aída (b) do ctfcado... 9 Fgua 6.3 Ccuto Dnâco d Tavag... 9 Fgua 6.4 Convo CC/CC d do quadant Fgua 6.5 Foa d onda latva ao funconanto do convo CC/CC coo lvado (a) duto (b) d tnão Fgua 6.6 Ccuto quvalnt do convo tando apna Q à condução Fgua 6.7 Ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona paa o nao vazo.. 5 Fgua Ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona paa o nao cutoccuto... 6 xv

17 Índc d Tabla Índc d Tabla Tabla. - Caactítca d vículo léctco... 3 Tabla. Caactítca d Vículo léctco d bata poduzdo... 6 Tabla.3 Algun Vículo Eléctco Híbdo poduzdo... 4 Tabla.4 Contúdo Engétco d algun cobutív... 5 Tabla.5 - Caactítca Típca d Célula d cobutívl... 6 Tabla.6 Algun potótpo d vículo léctco d célula d cobutívl... 6 Tabla.7 - Anál do Po, Rndnto Cuto d Moto Eléctco... 4 Tabla.8 Vcto a aplca ao nvo tfáco paa o dfnt cto... 4 xv

18 . Intodução. Intodução No póxo 5 ano, o ccnto da população undal auntaá d 6 paa l lhõ, ognando u aunto do núo d vículo odováo d 7 lhõ paa cca d,5 l lhõ. Sndo aotaant populonado po oto d cobutão ntna (ICE), ug qutõ fnt à va ptolífa xtnt, a coo à õ polunt qu taduz no aqucnto global [Chan, ]. O dnvolvnto d étodo d aaznanto d nga léctca, aocado à dcobta d novo étodo d convão d nga, pobltou o apacnto d u novo étodo d populão no polunt lncoo [Wbook, ]. Nu undo ond a potcção abntal a convação d nga ão pocupaçõ cada vz a foco, o dnvolvnto d vículo léctco t vlado u notóo ccnto, co o ntuto d atfaz a fda pocupaçõ, popoconando u o d tanpot caactzado po õ polunt duzda ou o nula, contbundo paa a dução da polução abntal [Chan, ]. Pntnt, a cocalzação d vículo léctco tonou- ua aldad, ndo poívl nconta algun odlo no cado. Et ofc ua foa gua, fcnt, aga do abnt, ptndo a utlzação d dva foa d nga nováv, apntando gualnt potncal a nívl d pooção tcnológca, novação ndutal, dnvolvnto conóco [Chan, ]. A popota d dtação ncd no contolo d oto aíncono ou gualnt dgnado oto d ndução, coo étodo d populão d u vículo léctco. No capítulo do, pocd- a ua anál upfcal d dvo concto nnt à concpção d u vículo léctco. São analado o dfnt tpo d vículo léctco, o ta d populão léctca a coun, a coo algun do étodo d coando contolo da áquna d ndução. No capítulo tê ão fncada algua tanfoaçõ d fncal, qu não tndo do lcconada no âbto do Mtado Intgado Engnhaa Elctotécnca Coputado, ão potant no dnvolvnto d étodo d contolo da áquna aíncona. O capítulo quato cont na pntação da áquna aíncona atavé d u odlo dnâco d qunta od, ndo o étodo d contolo ndcto po ontação d capo da áquna aíncona dnvolvdo no capítulo cnco. No capítulo pocd- à plntação do fdo étodo pctva anál d ultado, ndo o capítulo t dtnado à concluõ globa ob a t dnvolvda.

19 . Etado da At. Etado da At.. O Vículo Eléctco Confo a dfnção, u vículo léctco (EV) nvolv populão léctca. Invntado 834, foa poduzdo núo vículo duant o f do éculo XIX níco do éculo XX. A ltaçõ aocada ao aaznanto d nga bata o lvado cuto d podução copaatvant ao vículo d oto d cobutão ntna, ognou o dapacnto do vículo léctco do cado. No níco do ano 7 do éculo XX, vfcou- novo nt no u dnvolvnto, ultado da c ngétca xtnt da pocupaçõ abnta a nívl undal [Chan, ]. Pntnt, o ao pulonado no dnvolvnto d vículo léctco fo a poção vfcada na Calfóna, xgndo qu 998, % do vículo lgo vnddo po pa vnddoa d a d 35 vículo po ano, fo vículo d õ polunt nula (ZEV). Eta pcntag dva aunta paa 5% paa % 3, abangndo ntão pa vnddoa d a d 3 vículo po ano [Wbook, ]... Tpo d Vículo Eléctco Vículo léctco d bata (BEV), vículo léctco híbdo (HEV), vículo léctco d célula d cobutívl (FCEV) ão condado pntnt, o pncpa tpo d vículo léctco [Chan, ]. Sndo a dndad d nga xtnt bata nfo à da gaolna, o dnvolvnto d célula d cobutívl t auntado no últo ano. Apa d a coplxo dpndoo, o dnvolvnto cocal d vículo léctco híbdo ptu o aunto d dpnho autonoa do vículo léctco. D odo a dnu o cuto, tê do alzado foço d lhoanto d dvo ubta léctco do vículo híbdo (oto léctco, lctónca d potênca, undad d gtão d nga, bata) [Chan, ]. O fdo tpo d vículo léctco nconta- actualnt fa dtnta d dnvolvnto, nfntando dfnt dafo qundo dfnt tatéga. A tabla. luta a pncpa caactítca dt dfnt tpo d vículo.

20 . Etado da At Tpo d Vículo Vículo Eléctco d Bata Vículo Eléctco Híbdo Vículo Eléctco d Célula d Cobutívl Eléctco Populão Moto Eléctco Moto Eléctco Moto Eléctco Moto d Cobutão Intna Sta d Bata Bata Célula d Cobutívl Enga Supcondnado Supcondnado Moto d Cobutão Intna Font d Enga Enga da d léctca Poto d abatcnto d Hdogéno & Infa- cobutívl Mtanol ou Gaolna Etutua Enga da d léctca Etanol (Opconal) Caactítca Eão polunt nula Eão polunt duzda Eão polunt nula ou Indpndênca do Longa Autonoa uto duzda ptólo Dpndênca do ptólo Alta fcênca ngétca Autonoa d - Etutua coplxa Indpndênca do ptólo K Dponívl cocalnt Autonoa atfatóa Elvado cuto ncal Elvado cuto Dponívl Tcnologa cocalnt dnvolvnto Pncpa Gtão da bata Gtão d últpla font d Cuto da célula d Qutõ Populão d alto nga cobutívl dpnho Dpndnt do cclo d Pocanto d Facldad d condução cobutívl caganto ngétco Gtão dnõ da bata Sta d abatcnto d cobutívl Tabla. - Caactítca d vículo léctco [Chan, ]... Vículo Eléctco d Bata... Conttução O fluxo d nga no vículo léctco d bata oco pncpalnt cabo léctco flxív, dtnto da lgaçõ cânca vfcada no vículo d cobutão ntna, adoptando ua confguação d ubta dtbuído. A utlzação d dfnt ta d populão plca dfnça na confguação do ta, a coo a utlzação d dfnt font d aaznanto d nga plca dfnt foa d abatcnto [Chan, ]. Na fgua., luta- a conttução d u vículo léctco d bata, conttuído plo ubta d populão léctca, ubta d font d aaznanto d nga, ubta auxla. 3

21 . Etado da At Subta d populão léctca Roda Tavão Contolado Elctónca d Moto Eléctco Tanão Aclado Elctónco Potênca Mcânca Roda Undad d Gtão Font d Font Undad d d Enga Aaznanto d Auxla d Contolo d Enga Enga Dcção Dcção Undad d Rabatcnto d Subta d font d Enga aaznanto d nga Font d Enga Undad d Contolo d Tpatua Subta Auxla Fgua. Equa d conttução d u vículo léctco d bata [Chan, ] Atavé da ntada d contolo do pda d tavão aclado do vículo, o contolado lctónco dponblza na d contolo adquado à lgação cot do dpotvo d lctónca d potênca, cuja função ncd na gulação do fluxo d nga nt a font d aaznanto d nga o oto léctco. O ntdo nvo d fluxo d nga, dv- à nga gnatva ognada plo poco d tavag nu vículo léctco, ndo ta aaznada na font d aaznanto d nga. A undad d gtão d nga colaboa co o contolado lctónco d odo a contola a cupação d nga gnatva d tavag, coopando gualnt co a undad d abatcnto d nga, d odo a contola o pctvo abatcnto. A font auxla d nga dponblza a potênca ncáa co dfnt nív d tnão paa todo o ódulo auxla, coo o contolo d tpatua undad d contolo d dcção [Chan, ]. 4

22 . Etado da At... Confguaçõ Dvdo a vaaçõ na populão léctca na font d aaznanto d nga, xt dfnt confguaçõ d vículo léctco d bata, lutada na fgua.. Confguação A Confguação B M E CV D M CVEF D Confguação C Confguação D D CVEF M CVEF M CVEF M Confguação E Confguação F CVEF M M M CVEF M Lgnda: D Dfncal E Ebaag CV Caxa d Vlocdad CVEF - Caxa d Vlocdad d Engnag Fxa M - Moto Fgua. - Dfnt confguaçõ d vículo léctco d bata [Chan, ] Na confguação A, conttuída plo oto léctco, baag, caxa d vlocdad, dfncal, o oto accona a oda danta (tacção danta). Na confguação B, ubttundo a caxa d vlocdad po ua ngnag fxa, tona- poívl pocd à oção da baag, dnundo o po taanho do cano d tanão. Eta confguação é conttuída apna plo oto léctco, ngnag fxa, dfncal. Intgando o concto d oto fontal tacção danta tanval, a confguação C é conttuída plo oto léctco, ngnag fxa, dfncal, ntgado nu xo nt a oda otz. 5

23 . Etado da At Na confguação D, a acção do dfncal cuva pod lctoncant dponblzada po oto léctco opando a dfnt vlocdad, conduzndo paadant a dua oda otz, atavé d ua ngnag fxa. D odo a duz o canho cânco d tanão nt o oto léctco a oda otz, na confguação E o oto léctco é colocado no nto da oda, aocado a ua ngnag plantáa fxa, qu duz a vlocdad do oto paa a vlocdad djávl na oda. Elnando a xtênca d qualqu ngnag, na confguação F, o oto léctco é dctant aplcado à oda, poundo u oto xto d baxa vlocdad. Nt cao, o contolo d vlocdad do oto léctco é quvalnt ao contolo da vlocdad da oda, conquntnt do vículo. A colha da confguaçõ apntada dpnd do taanho aplcação do vículo léctco. Pntnt, a confguaçõ B C ão a a popula, nquanto a confguaçõ E F tê do utlzada ant paa dontaçõ ou podução pquna cala [Chan, ] Vículo Eléctco d Bata Poduzdo A tabla. apnta caactítca d váo vículo léctco d bata cntnt cocalzação. Fabcant Cton Fod GM Honda Toyota No do odlo AX/ Saxo Elctqu Th!nk Cty EV EV plu RAV4 Sta D Populão Moto d Cont Moto d Indução Moto d Indução Moto Síncono d Moto Síncono d Contnua d Tfáco Tfáco Magnto Magnto xctação Pannt Pannt ndpndnt Tpo d Bata Níqul - Cádo Níqul - Cádo Ácda (Lad-acd - Hdato Mtálco Hdato Mtálco (NCd) (NCd) VRLA) d Níqul (NMH) d Níqul (NMH) Potênca Máxa (kw) Tnão (V) Capacdad Engétca,5 6, da Bata (kwh) Vlocdad Máxa (k/h) Autonoa Máxa (k) Tpo d caga da bata (hoa) Pço d vnda ou $3 --- $399/ê $455/ê $45 alugu ( 835) ( 7/ê) ( 38/ê) ( 34) Tabla. Caactítca d Vículo léctco d bata poduzdo [Wbook, ] 6

24 . Etado da At... Vículo Eléctco Híbdo... Caactítca U vículo léctco híbdo caactza- po pou a do qu ua font d nga d populão, ndo a nga léctca, no íno, ua dta font. Vfca- pncpalnt a gunt cobnaçõ, no ntanto foalzou- o concto d vículo híbdo coo ndo a cobnação do oto léctco oto d cobutão ntna [Chan, ]. Moto a gaolna d cobutão ntna Bata Moto dl d cobutão ntna Bata Bata Célula d Cobutívl Bata Condnado A nívl d funconanto, o vículo léctco híbdo utlza apna o oto léctco, p qu a potênca dt é ufcnt paa atfaz a condçõ d condução do tno. Quando a potênca do oto léctco fo nufcnt, co- ntão ao oto d cobutão ntna. No qu pta ao po, a bata dvão a a lv poív, co o ntuto d duz a nga utlzada apna paa o tanpot dta. O píodo d tpo d funconanto odo léctco dvá o a longo poívl, d odo a duz a õ polunt povnnt do oto d cobutão ntna. Dt odo, o dafo na concpção d u vículo léctco híbdo é a gtão d últpla font d nga, adoptando dfnt confguaçõ [Wbook, ].... Confguaçõ Pntnt, xt a gunt confguaçõ d vículo léctco híbdo: Híbda Sé Híbda Paallo Híbda Sé-Paallo 7

25 . Etado da At... Confguação Híbda Sé Na confguação híbda é, fgua.3, o oto léctco é o únco o d foncnto d nga à oda. Rcondo a u gado, a potênca cânca d aída do oto d cobutão ntna (ICE) é convtda potênca léctca, ndo potont cobnada co a nga povnnt da bata, atavé d u contolado lctónco qu copaa a xgênca d condução co a vlocdad do vículo bnáo dponívl do oto léctco, d odo a dtna a quantdad d nga foncda pla bata, oto d cobutão ntna. [Wbook, ]. Moto d Cobutão Fgua.3 Confguação Híbda Sé [Hybd Cnt] No funconanto a baxa vlocdad, o contolado lctónco qu uncant nga da bata paa accona o oto léctco, funconando o vículo apna odo léctco. O pctvo fluxo d nga dt odo d funconanto nconta- lutado na fgua.4. Moto d Cobutão Fgua.4 Confguação Sé a vlocdad duzda [Hybd Cnt] Na fgua.5 pnta- o qua d fluxo d nga aclação. O oto d cobutão ntna accona o gado, uplntando a nga povnnt da bata. Moto d Cobutão Fgua.5 Confguação Sé duant aclação [Hybd Cnt] 8

26 . Etado da At A vlocdad contant, o oto d cobutão accona o gado, foncndo nga léctca paa accona o oto léctco, ncáo, paa caga a bata. Et odo d funconanto, fgua.6, tona poívl a dução d õ polunt. Moto d Cobutão Fgua.6 Confguação Sé vlocdad contant [Hybd Cnt] Duant o poco d tavag, fgua.7, o contolado lctónco poblta o apovtanto da nga gnatva d tavag paa caga a bata, funconando o oto léctco coo gado. Moto d Cobutão Fgua.7 Confguação Sé duant a tavag [Hybd Cnt] A confguação híbda é apnta coo vantag, a pobldad d colocação do oto d cobutão ntna qualqu pat do vículo foa do copatnto d paago, vto não ncta d nnhua lgação cânca, paa alé da lgação ao gado léctco [Wbook, ]. Não ncontando o oto d cobutão acoplado à oda, a gaa d potênca ncáa no poco d aanqu paag do vículo é a duzda, contbundo paa u ao ndnto [Hybd Cnt]. Coo dvantagn t- a ncdad d utlzação d tê áquna: oto d cobutão, gado, oto léctco, dnonado paa a áxa potênca quda no dpnho do vículo, tonando a concpção dpndoa [Chan, ]. Igualnt, o ndnto total do ta é duzdo dvdo ao poco d convão d nga cânca léctca, aaznanto d ua poção dta nga na bata, poto convão da nga léctca cânca d odo a accona a oda. Eta confguação ofc lho dpnho nua condução do tpo aanqu-paag [Wbook, ]. 9

27 . Etado da At... Confguação Híbda Paallo Na confguação híbda paallo, fgua.8, o oto d cobutão ntna o oto léctco nconta- acoplado ao xo d tanão do vículo atavé d dua baagn ua caxa d vlocdad, ptndo qu a potênca d populão ja foncda po cada u paado, ou po abo ultanant [Chan, ]. Coo na confguação híbda é, o contolado lctónco copaa a xgênca d condução co a vlocdad do vículo bnáo do oto léctco, d odo a dtna a quantdad d nga foncda pla dfnt font, co o ntuto d obt lho ndnto, dpnho dução d õ [Wbook, ]. Moto d Cobutão Fgua.8 Confguação Híbda Paallo [Hybd Cnt] Dvdo à nxtênca d oto d aanqu, no poco d lgação apó a paag do vículo nu áfoo, o oto d cobutão ntna é lgado pla undad do oto léctco, utlzando nga léctca da bata, fgua.9. Moto d Cobutão Fgua.9 Confguação Paallo no poco d lgação [Hybd Cnt] No poco d aclação, fgua., o oto d cobutão ntna accona a oda, auxlado quando ncáo pla undad d oto léctco, qu convt nga cânca a nga léctca povnnt da bata. Moto d Cobutão Fgua. Confguação Paallo duant aclação [Hybd Cnt]

28 . Etado da At A vlocdad contant, fgua., a oda ão acconada plo oto d cobutão. A nga cânca adconal gada po t é convtda nga léctca pla undad d gado léctco, d odo a caga a bata. Moto d Cobutão Fgua. Confguação Paallo vlocdad contant [Hybd Cnt] No poco d tavag, fgua., a undad oto/gado alta paa odo gnatvo, convtndo a nga cânca d tavag nga léctca, cagando a bata. Moto d Cobutão Fgua. Confguação Paallo duant a tavag [Hybd Cnt] Na confguação híbda paallo o oto d cobutão ntna é acconado ont paa o vículo ovnto, xcpto a bata pou caga duzda, dnundo o uído d dlocação. No ntanto, o oto d cobutão ntna apna pod colocado dtnada poçõ do vículo, vto nconta- cancant acoplado ao xo d tanão, apntando ua ao vaação d vlocdad qu na confguação é, dfcultando a dução d õ polunt [Wbook, ]. Copaatvant à confguação é, xt u aunto d ndnto vto o oto d cobutão ntna nconta lgado dctant à oda, xtndo apna ua únca convão d nga léctca cânca [Hybd Cnt]. U oto d cobutão ntna u oto léctco d dnõ a duzda qu na confguação é, pt atng dpnho lhant paa u nívl actávl d caga da bata. Paa vagn d longo cuo, apna o oto d cobutão ntna ncta d dnonado paa a obtnção d áxa potênca, nquanto o oto léctco fonc tad da áxa potênca ncáa [Chan, ].

29 . Etado da At...3. Confguação Híbda Sé Paallo A confguação híbda é paalla, fgua.3, ncopoa a pncpa caactítca da confguaçõ é paallo, aggando ua conxão cânca adconal latvant à confguação é, u gado adconal copaatvant à confguação paallo [Chan, ]. Cobnando a anto confguaçõ, o oto d cobutão ntna pod accona a oda dctant, ou fctvant dconctado da a, ndo ta acconada uncant plo oto léctco. Dt odo, o oto d cobutão ntna opa nu g d ao ndnto, funconando a baxa vlocdad coo na confguação é, aundo o contolo alta vlocdad d odo a nza a pda ngétca [Hybd Cnt]. Moto d Cobutão Fgua.3 Confguação Híbda Sé-Paallo [Hybd Cnt] Na condução baxa vlocdad, fgua.4, o dtbudo d potênca dccona o fluxo d potênca da bata paa accona o oto léctco, opando o vículo uncant no odo léctco. Moto d Cobutão Fgua.4 Confguação Sé-Paallo a vlocdad duzda [Hybd Cnt] No poco d aclação, fgua.5, a potênca povnnt do oto d cobutão ntna é ncanhada plo dtbudo d potênca atavé do gado, d odo a uplnta a potênca léctca povnnt da bata.

30 . Etado da At Moto d Cobutão Fgua.5 Confguação Sé-Paallo duant aclação [Hybd Cnt] A vlocdad contant, fgua.6, o oto d cobutão ntna accona o gado, dponblzando nga paa accona o oto léctco. S ncáo, nga adconal do gado pod ncanhada paa caga a bata. Moto d Cobutão Fgua.6 Confguação Sé-Paallo a vlocdad contant [Hybd Cnt] No poco d tavag, fgua.7, a nga cânca d tavag gada é ncanhada plo oto léctco, d odo caga a bata. Moto d Cobutão Fgua.7 Confguação Sé-Paallo duant a tavag [Hybd Cnt] Apa d pou a caactítca vantajoa da confguaçõ é paallo, a confguação híbda é - paallo é latvant a coplxa conocant dpndoa, dvdo à ncdad d a u gado fac a confguação paallo, ua bata ao, u contolo d potênca a coplxo. No ntanto ta confguação apnta u ndnto upo, copaatvant a cada ua da outa confguaçõ [Hybd Cnt]. 3

31 . Etado da At...3. Vículo Eléctco Híbdo Poduzdo Na tabla.3 apnta- algun vículo léctco híbdo cntnt cocalzação, ndo xpota algua da ua pncpa caactítca. Fabcant Honda Toyota Honda No do odlo Inght Pu Cvc Tpo d Híbdo Paallo Paallo Paallo ICE Moto a gaolna VTEC Lan Bun Moto d cclo d Atknon a gaolna VVT Moto a gaolna VTEC Lan Bun Capacdad (c 3 ) (Moto Cobutão Intna) Potênca Máxa (kw) (Moto Cobutão Intna) Moto Eléctco Moto d Magnto Moto Síncono d Magnto Moto d Magnto Pannt Pannt cova Pannt cova Potênca Máxa (kw) 5 5 (Moto Eléctco) Tpo d Bata Hdato Mtálco d Níqul (NMH) Hdato Mtálco d Níqul (NMH) Hdato Mtálco d Níqul (NMH) Tnão (V) 44,6 58 Capacdad Engétca da,94,9,87 Bata (kwh) Método d Rcaga da Enga Rgnatva d Bata Tavag Tanão Tanão Contnuant Vaávl (CVT) Enga Rgnatva d Enga Rgnatva d Tavag Moto d Cobutão Tavag Intna Tanão Contnuant Tanão Contnuant Vaávl Contolada Vaávl (CVT) Elctoncant Vlocdad Máxa (k/h) Méda d Conuo d 3,4 4,3 4,6 Cobutívl (l/k) Pço d vnda $8 ( 4) $ ( 435) $6 ( 537) Tabla.3 Algun Vículo Eléctco Híbdo poduzdo [Wbook, ]..3. Vículo Eléctco d Célula d Cobutívl..3.. Caactítca A célula d cobutívl (FC) é u dpotvo lctoquíco qu convt nga quíca d ua ubtânca hdognada, nga léctca. Contaant à bata, poduz nga léctca vz d a aazna, ndo alntada po u cobutívl u oxdant. Et étodo t coo vantagn ua fcnt fávl convão d nga léctca, uído d funconanto õ uto duzda, a cupação do calo pddo, ápdo abatcnto d cobutívl [Chan, ]. 4

32 . Etado da At A célula d cobutívl é conttuída pncpalnt po u ânodo, u cátodo u lctólto. O ânodo é ua ntfac nt o cobutívl o lctólto, catalando a acção d oxdação do cobutívl conduzndo o lctõ paa o ccuto xto. O cátodo fonc ua ntfac nt o oxgéno o lctólto, catalando a acção d dução do oxgéno, cbndo o lctõ do ccuto xto. Ent o ânodo o cátodo, o lctólto alza o tanpot do õ nvolvdo na acçõ dcta, pdndo a condução d lctõ [Chan, ]. Ent o dvo cobutív não polunt utlzado na célula d cobutívl, o hdogéno dvdo ao u alto contúdo ngétco po undad d po, apanta o dal. A acção vfcada na célula d cobutívl nt o hdogéno o oxgéno, fgua.8, ogna plnt água lbtação d nga, xpão.. H O H O + nga (.) + Fgua.8 Conttução Racçõ nua Célula d Cobutívl [Slva, 4] Apa d nconta abundânca no unvo, o hdogéno não xt lv na Ta po o não é u cuo páo, dvando d cuo páo coo hdocabonto, tanol cavão [Slva, 4]. Na tabla.4 tão dfndo o contúdo ngétco d algun cobutív utlzado na célula d cobutívl, nclundo hdogéno aaznado dva foa. Enga Epcfca (Wh/kg) Dndad Engétca (Wh/l) Hdogéno Gaoo Copdo Hdogéno Lqudo Hdato d Magnéo 4 Mtanol Ptólo 4 9 Tabla.4 Contúdo Engétco d algun cobutív [Chan, ] 5

33 . Etado da At..3.. Clafcação d Célula d Cobutívl A clafcação d célula d cobutívl é fctuada pncpalnt, tndo conta o tpo d lctólto. Na tabla.5 tão dfnda algua caactítca do pncpa tpo. Do dfnt tpo d célula d cobutívl analado, conclu- qu a célula d cobutívl d bana d puta potónca é a olução dal paa populão autoóvl, tndo conta a ua duzda tpatua d funconanto lvada dndad d potênca. Tpo d Célula Potênca (kw) Efcênca Eléctca (%) Efcênca Téca (%) Cobutívl Tpatua d opação (ºC) Elctólto Dndad d Potênca (W/c ) AFC Hdogéno 8- Hdóxdo d Potáo,-,3 PEMFC Hdogéno ou Mbana Gá Natual Poléca,35-,6 DMFC < Mtanol 6- Mbana Poléca,4-,3 PAFC Hdogéno ou Gá Natual 9- Ácdo Fofóco,-,5 Hdogéno, Gá Cabonato d MCFC > Natual ou 6-65 Líto ou,-, Hdocabonto Potáo SOFC Hdogéno, Gá Óxdo d - Natual ou Zncóno > Hdocabonto,4-,3 Lgnda: AFC FC Alcalna PEMFC FC d Mbana d Puta Potónca DMFC FC d Mtanol Dcto PAFC FC d Ácdo Fofóco MCFC FC d Cabonato Dtdo SOFC FC d Óxdo Sóldo Tabla.5 - Caactítca Típca d Célula d cobutívl [Slva, 4] Potótpo Na tabla.6 apnta- algun potótpo d vículo léctco d célula d cobutívl (FCEV), ndo xpota algua da ua pncpa caactítca. Fabcant Dal Chyl Fod Honda Toyota No do odlo NECAR 5 P HFC FCX-V3 FCEV Sta D Populão Moto d Indução Tfáco Moto d Indução Moto Síncono d Moto Síncono d Tfáco Magnto Magnto Pannt Pannt Font d Potênca Célula d Cobutívl + Rfoado d tanol ou Célula d Cobutívl + aaznanto d Célula d Cobutívl + aaznanto d Célula d Cobutívl + Rfoado d tanol aaznanto d hdogéno hdogéno + hdogéno upcapacto Potênca Máxa (kw) Tnão (V) Vlocdad Máxa (k/h) Autonoa (K) Tabla.6 Algun potótpo d vículo léctco d célula d cobutívl [Wbook, ] 6

34 . Etado da At.3. Sta d Populão Eléctca O ta d populão é a coponnt fundantal d u vículo léctco, contndo pncpalnt no oto léctco, tanão oda. Sgundo [Zaoula t al., 5], o oto léctco dvá atnd ao gunt quto: Elvada dndad d potênca potênca ntantâna Bnáo lvado a baxa vlocdad paa o aanqu ubda Potênca lvada a vlocdad lvada Apla gaa d vlocdad, nclundo gõ d bnáo potênca contant Rndnto lvado na dva gaa d vlocdad bnáo Rndnto lvado na tavag gnatva Fabldad lvada do váo tado d opação do vículo Pço actávl O pncpa tpo d oto léctco adoptado po vículo léctco ão o oto d cont contínua (DCM), o oto d ndução ou aíncono (IM), o oto íncono d agnto pannt (PMSM), o oto d lutânca coutado (SRM)..3.. Moto d Cont Contínua O oto d cont contínua pou u oto conttuído po u nolanto, odando lvnt nt o pólo do tato. Moto d pquna éda dnão pou u ou do pa d pólo, podndo o ao pou cnco ou a pa d pólo. D nota qu a vlocdad d otação do oto d cont contínua não nconta laconada co o núo d pólo [Wbook, ]. Fgua.9 Ilutação d oto d cont contínua d do pólo [Wbook, ] 7

35 . Etado da At A cont léctca é foncda ao nolanto do oto po ua font d cont contínua, aplcada atavé d cova a u colcto, ndo a otação ognada pla ntacção nt o capo léctco do oto o capo agnétco xtnt nt o pólo not ul do tato. Paa ant ta ntacção a dcção d otação do oto, tona- ncáo qu o ntdo da cont ja nvtdo dua vz po cada cclo d otação do oto, no cao d u pa d pólo, conctando o nolanto do oto ao colcto, d odo a qu a cova nt altnadant contacto co a tnaçõ opota do nolanto do oto, cada 8 gau da otação [Wbook, ]. Na aplcação vículo léctco co- ao uo d oto co quato pólo, utlzando nolanto dtnto d agnto pannt, d odo a obt u capo agnétco, qu poblt ao oto dnvolv ua potênca da od da dzna d kw, ncáo ao funconanto d u vículo lgo. O contolo lctónco do capo agnétco do tato, cobnado co o contolo lctónco da cont no nolanto do oto, pt o fácl ajut da vlocdad bnáo do oto, duant a opação do vículo [Wbook, ]. A utlzação d nolanto no nduto pt opa o oto d cont contínua coo u gado no odo gnatvo d nga, no qual a nga gada na tavag ou dcda é apovtada paa caga a bata [Wbook, ]. Apa da caactítca bnáo-vlocdad do oto d cont contínua cup a xgênca d tacção léctca, fgua., t oto apnta ua contução voluoa, baxo ndnto fabldad, lvada ncdad d anutnção dvdo à utlzação d cova qu dtoa co o funconanto, o cuto dbldad do colcto utlzado [Zaoula t al., 5]. Fgua. Exgênca d tacção léctca [Zaoula t al., 5] 8

36 . Etado da At O cnt dnvolvnto da lctónca d potênca, pobltaa a plntação pátca d oto d cont altnada contacto, caactzado po lvada vlocdad, ndnto, dndad d potênca, a coo baxo cuto d opação duzda ncdad d anutnção, latvant ao oto d cont contínua [Chan, ]. Dvdo ao cuto do lnto d lctónca d potênca, o oto d cont altnada ão utlzado paa potênca lvada, ndo o oto d cont contínua, ua altnatva paa potênca a baxa [Zaoula t al., 5]..3.. Moto d Indução O oto d ndução, fgua., dnvolv bnáo pla ntacção do capo agnétco adal poduzdo pla cont no nolanto do tato, a cont no oto nduzda po ndução lctoagnétca nt o nolanto do tato do oto [Wbook, ]. Fgua. Ilutação típca do oto d ndução [Zaoula t al., 5] O tato é conttuído po pquna cava ond nconta o nolanto tfáco. O oto pod pou gualnt u nolanto tfáco, a coo apnta ua confguação gaola d qulo [Wbook, ]. Aplcando ua tnão tfáca ao nolanto do tato, ga- u capo agnétco gant qu nduz ua foça lctootz no nolanto do oto, poduzndo bnáo. Nt tpo d oto a vlocdad d otação do oto df da vlocdad do capo agnétco gant do tato, vfcando- a xtênca d coganto, dpndnt da caga aplcada ao oto. Co o aunto da vlocdad d otação a cont nduzda dnu, vto dnu a vlocdad do capo agnétco gant do tato lação à vlocdad do oto [Wbook, ]. 9

37 . Etado da At A vlocdad do capo gant no tato, a coo a vlocdad d otação do oto, ão dtnada plo núo d pa d pólo, dnundo co o aunto do núo dt. Eta potant caactítca paa oto nduta é d pouca lvânca oto d vículo léctco, ond a vlocdad do vículo é contolada atavé da fquênca da tnão tfáca aplcada [Wbook, ]. O oto d ndução é atant paa aplcação vículo léctco, vto apnta contução pl, cuto azoávl, obutz, capacdad d opação abnt advo, duzda anutnção dvdo à auênca d cova. Apnta gualnt a capacdad d ga vlocdad a lvada qu o oto d cont contínua, ndo a potênca no vo do oto popoconal ao poduto do bnáo pla vlocdad d otação, tona- poívl duz o po o taanho, condo a ua adquada caxa d vlocdad [Wbook, ]. Na fgua. pnta- dva caactítca do oto d ndução, função da vlocdad, pocdndo a ua vaação na fquênca d alntação. Fgua. Caactítca do Moto d Indução [Zaoula t al., 5] D odo a lhoa a dpnho dnâco do oto d ndução paa aplcação vículo léctco, xt dvo étodo d contolo qu alta a fquênca, ptndo apla a gaa d vlocdad paa cca d 4 vz latvant à vlocdad nonal, apa da dnução d ndnto na gaa d vlocdad lvada [Chan, ]. A xtnão da gaa d vlocdad co potênca contant paa alé da vlocdad nonal é acopanhada d atnuação d fluxo, vto não poívl aunta a tnão d alntação paa alé do u valo nonal. Contudo, a xtênca d u dcanto do bnáo lta a xtnão da gaa d potênca contant, ndo atngdo o bnáo íno paa a vlocdad cítca [Zaoula t al., 5].

38 . Etado da At O oto d ndução pou coo dvantagn pda lvada dvdo à utlzação d nolanto no tato, duzdo facto d potênca facto d utlzação do nvo, ndo ta a cítca paa vlocdad lvada. [Bnbouzd t al., ] Moto Síncono d Magnto Pannt O oto íncono d agnto pannt é u tpo d oto íncono qu o nolanto do tato ão dêntco ao do oto d ndução. O oto é conttuído po agnto pannt, cando pólo agnétco qu oda nconant. Não havndo nolanto no oto, ão aí nxtnt a pda d Joul, contbundo paa u aunto d ndnto copaatvant ao oto d ndução. Paa alé dta vantag, o capo agnétco xctado po agnto pannt d lvado poduto ngétco, poblta a dução do po volu total do oto paa ua dada potênca d aída, contbundo paa ua lvada dndad d potênca [Chan, ]. A fabldad do oto íncono d agnto pannt é lvada, vto qu a ua xctação não apnta co d dano cânco, dfto ou obaqucnto. A dpação d calo é alzada d odo a fcnt nt oto, vto oco pncpalnt no tato. Et tpo d oto apnta fluxo agnétco contant, auênca d cova tutua pl. No ntanto, apnta ua zona d potênca contant duzda, fgua.3 [Chan, ]. Fgua.3 Caactítca Bnáo-Vlocdad do oto d agnto pannt [Zaoula t al.,5] D odo a aunta a gaa d vlocdad do oto, pod pocd ao contolo do ângulo d condução do convo d potênca aca da vlocdad nonal, fgua.4. A gaa d vlocdad pod alagada paa cca d quato vz latvant à vlocdad nonal, no ntanto o ndnto na gaa d vlocdad lvada dnu, ognando dagntzação do oto [Zaoula t al., 5].

39 . Etado da At Fgua.4 Caactítca Bnáo-Vlocdad do oto d agnto pannt co contolo do ângulo d condução [Zaoula t al., 5] Coo dvantagn dt oto, t- o condávl cuto da alta cocvdad do atal agnétco pannt, a pobldad d dagntzação dt [Wbook, ]. O oto íncono d agnto pannt é o oto co ao capacdad d copt co o oto d ndução, ta d populão paa vículo léctco Moto d Rlutânca Coutado O oto d lutânca coutado é condado u tpo pcal d oto íncono, ndo a ua opação dpndnt da dponbldad d lnto d lctónca d potênca adquado. A pncpal dfnça nt o oto íncono convnconal t oto cont no facto d o tato pou pólo alnt, qu o nolanto d cada pólo ão conctado é, co o nolanto do pólo opoto. O oto é concbdo d odo a fonc u núo d pólo alnt nfo ao do tato, não poundo agnto pannt ou nolanto [Wbook, ]. Ua confguação típca dt oto nconta- na fgua.5, xtndo dva cobnaçõ d pólo do tato do oto. Fgua.5 Ilutação d típca d oto d lutânca coutado [Wbook, ]

40 . Etado da At O oto é pulonado nconant, alntando quncalnt o pa d pólo opoto do tato, condo ao contolo atavé d u no d poção do oto. O pa d pólo do oto qu nconta a póxo do fdo pólo do tato, tnd a dloca- dcção a t, d odo a qu o ccuto agnétco duza a lutânca axz o fluxo agnétco. Paa vlocdad abaxo da vlocdad nonal, t oto popocona o áxo bnáo dponívl, ndo qu a vlocdad upo, a cont no nolanto do tato não anté no u áxo, ndo ltada plo tpo dponívl paa aplcação da áxa tnão d funconanto, dnundo o bnáo co o aunto da vlocdad [Wbook, ]. Dvdo à plcdad do oto à fcênca do pncípo d funconanto, t oto congu lhoa d fabldad, flxbldad, volu, potênca po undad d po [Wbook, ]. O oto d lutânca coutado apnta gualnt coo vantagn a plcdad d contução (apa d dgn contolo coplcado), baxo cuto d podução, caactítca bnáo-vlocdad dal paa aplcação vículo léctco, fgua.6, poundo ua gaa d potênca contant latvant alagada [Chan, ]. Fgua.6 Caactítca Bnáo-Vlocdad [Zaoula t al., 5] No ntanto, t oto pou ondulação no bnáo a baxa vlocdad, taduzndo- pobla d uído, podndo t pobla olvdo contolando a foa do pulo d cont cada nolanto d pa d pólo do tato [Wbook, ]. Rcntnt fo dnvolvdo u odlo dal apoxado do oto d lutânca coutado, utlzando anál d lnto fnto, d odo a nza a pda tota do oto. Fo dnvolvdo gualnt u étodo d contolo dfuo po dlzanto d odo a contola a não lnadad do oto [Chan, ]. 3

41 . Etado da At.3.5. Copaação d Sta d Populão Eléctca Analando copaatvant o ta d populão léctca analado, o oto d ndução o oto íncono d agnto pannt ão pntnt, o ta d populão léctca a adquado a aplcação vículo léctco. A colha do oto léctco a pga é pncpalnt dpndnt do ndnto, po, cuto do conjunto coplto do ta d populão. Pocdndo a ua anál a dtalhada dta caactítca, t- a tabla.7 [Wt, 994]. O contolado paa oto d cont contínua ão a baato do qu o utlzado plo oto d cont altnada, ndo a dfnça d cuto função da coplxdad da lctónca d potênca nnt. A fda dfnça t do pogvant dnuída co o pogo tcnológco, pobltando a xploação do gand ndnto duzdo taanho do oto d cont altnada. [Wbook, ]. Po (% do PMSM) Rndnto (%) Cuto (% do DCM 993) Moto Moto Moto Moto Elctónca Elctónca Elctónca DCM IM PMSM SRM Tabla.7 - Anál do Po, Rndnto Cuto d Moto Eléctco [Wt, 994] Todo o oto léctco analado pou a capacdad d funcona coo gado, pobltando o apovtanto da nga gnatva d tavag no vículo. Eta nga dvá aplcada a toda a gaa d opação do vículo, ndo o tavõ cânco utlzado apna coo ajuda d guança. E to ngétco, tona- dfícl cupa uto a do qu cca d a 5 % da nga total utlzada na populão do vículo, condo a tavag gnatva [Wbook, ] Anál Futua O dnvolvnto d oto léctco nu futuo póxo, nconta- ltado à dução d cuto, po volu, a coo ao aunto do ndnto da tcnologa xtnt, ndo pouco povávl o dnvolvnto, no póxo ano, d u novo tpo d oto léctco d aplcação vículo léctco. 4

42 . Etado da At O oto d cont altnada contnuaão a dona, dvdo patculant à ntgação dução d cuto do ta d contolo lctónco. A utlzação d oto d cont contínua aocado a ta d contolo pl podá vnga vículo léctco d baxo cuto, ndo t u cado uto duzdo copaatvant à vata utlzação d oto d cont altnada. O po o taanho do oto ão potant na concpção d u vículo léctco. O oto d cont altnada cup ta quto, ndo pquno, lv, ufcntnt potnt paa aplcação dcta à oda do vículo, tonando poívl a plntação do dnonado ta d populão dcta. O oto d ndução tal coo o oto íncono d agnto pannt contnuaa a lagant utlzado po algu tpo, dvdo à ua plcdad d contução, cuto azoávl, duzda ncdad d anutnção. Anda ncto é o facto do dnvolvnto no oto d lutânca coutado vla lhoanto ao nívl da potênca d aída, po, volu, fabldad, vaação d bnáo, uído, d odo a tona- ua fot apota paa aplcação no vículo léctco [Wbook, ]..4. Coando Contolo da Máquna d Indução U do pncpa quto d u oto léctco paa aplcação tacção léctca é a capacdad d funcona nua alagada gaa d vlocdad, caactzada po u dpnho dnâco fcaz paa qualqu bnáo d caga aplcado [Ong, 998]. A áquna d ndução é o tpo d áquna a utlzada acconanto d vlocdad fxa, poundo núa vantagn latvant ao outo tpo. Alntado po ua font d alntação d tnão fquênca contant, apnta ua vlocdad qua contant, lgant nfo à vlocdad d ncono, ofndo pquna altaçõ p qu vfqu vaaçõ no bnáo d caga aplcado. O pogo vfcado na década d otnta, a nívl d dpotvo d lctónca d potênca pocanto d contolo dgtal, tonou poívl a aplcabldad d técnca avançada d coando contolo d vlocdad da áquna d ndução [Pala, 999]..4.. Coando Ecala O coando cala é baado no odlo g pannt da áquna d ndução, ndo fctuado pla vaação d apltud da vaáv d coando, contatando co o contolo vctoal, ond qu o ódulo qu a fa do vcto ão vaáv d contolo. Apa d pl obuto, vdnca u pob dpnho dnâco [Bo, ]. 5

43 . Etado da At.4... Coando po Vaação do Núo d Pólo Et étodo caactza- po apnta ua vaação dcta d valo d vlocdad, ndo buca a vaação nt o fdo valo. A quação., qu lacona a vlocdad d ncono otaçõ po nuto, N co a fquênca d alntação núo d pa d pólo p, taduz o facto analado. = (.) 6 f N p Et tpo d coando é d utlzação condávl aplcaçõ ond ptnda vlocdad d funconanto b dtnta, co ua dtnada lação nt. Na fgua.7 luta- a caactítca bnáo-vlocdad paa bnáo d caga contant, d u oto d ndução utlzando a confguaçõ d p p pa d pólo. T p p T c N/ N N Fgua.7 Caactítca Bnáo-Vlocdad paa bnáo d caga contant, no coando po vaação do núo d pa d pólo.4... Coando po Vaação do Ecoganto O coando po vaação do coganto é alcançado paa o cao do oto aíncono pou oto bobnado, condo à ntodução d tênca tfáca é. Eta tênca adcona ão gualnt utlzada paa lta a cont no aanqu. Pocdndo a ua vaação da tênca otóca, tona- latvant pl actua no coganto. Et facto é notóo atavé da anál da xpão.3, qu o coganto paa o bnáo áxo aunta co o aunto da tênca otóca, taduzndo- nua dnução da vlocdad. D nota gualnt, pla anál da xpão.4, qu a vaação da tênca otóca não plca qualqu vaação no valo do áxo bnáo dnvolvdo. A fda xpõ ão potont dnvolvda no ponto 4.6 dt docunto. 6

44 . Etado da At S ax = R + ω R ' ( ) L l + L l ' (.3) T ax = 3p ω R + R U + ω ( ) L l + L l ' (.4) Na fgua.8 luta- a caactítca bnáo-vlocdad d u oto d ndução paa do valo dtnto d tênca otóca. D nota qu t tpo d coando apnta ua gaa d vaação d vlocdad batant duzda. T R > R R T c N N R N R Fgua.8 Caactítca Bnáo-Vlocdad, no coando po vaação do coganto Coando po Vaação da Tnão d Alntação U étodo batant pl é a vaação da tnão aplcada. Pla xpão.4, o bnáo dnvolvdo é dctant popoconal ao quadado da tnão aplcada. Pant caga co caactítca T caga (N) ccnt co a vlocdad co baxo valo no aanqu, é poívl vaa a vlocdad po ajut do valo fcaz da tnão pota ao tna da áquna, antndo a fquênca fxa. A vaação do valo fcaz da tnão d alntação pod conguda plo uo d auto-tanfoado ou convo AC-AC. A vlocdad apna pod duzda, vto qu apna pocd dução do valo fcaz da tnão d alntação. D alça a duzda gaa d vaação d vlocdad. Na fgua.9 luta- a caactítca bnáo-vlocdad d u oto d ndução paa do valo dtnto d tnão d alntação aplcada. A anál da xpão.3, pt conclu qu a vaação no valo fcaz da tnão d alntação não plca ua altação no coganto áxo, altando apna o valo do áxo bnáo dnvolvdo. O coando po vaação da tnão d alntação apna é utlzado no cao d oto qu poua u duzdo bnáo tnt. 7

45 . Etado da At T U U < U T c N N U N U Fgua.9 Caactítca Bnáo-Vlocdad, no coando po vaação da tnão d alntação Coando po Vaação d Fquênca Paa valo nona d tnão fquênca, o fluxo no ntfo apnta o u valo nonal. Dnundo a fquênca antndo a tnão d alntação contant, o fluxo no ntfo aunta, ognando a conqunt atuação do oto. Po outo lado, fctuando u aunto da fquênca paa alé do u valo nonal plca a dnução do fluxo conquntnt do bnáo dnvolvdo. Dt odo, o coando po vaação d fquênca é alzado apna condo a u aunto d fquênca, o qu plca o aunto d vlocdad. Na fgua.3 luta- a caactítca bnáo-vlocdad do oto d ndução paa do valo dtnto d fquênca. T f f > f T c N N f N f Fgua.3 Caactítca Bnáo-Vlocdad, no coando po vaação d fquênca Pla anál da xpõ.3.4, vfca- qu u aunto no valo da fquênca plca ua dnução do valo do áxo bnáo dnvolvdo, a coo do coganto áxo paa o qual t oco. O contolo do valo da fquênca pod congudo condo à utlzação d u nvo alntado a tnão contant, contolado atavé d odulação po lagua d pulo. 8

46 . Etado da At Coando po vaação d Tnão d Alntação Fquênca (U/f contant) Coo vfcado no ponto anto, é d nt qu o étodo d contolo pta tablc o fluxo nonal no ntfo d odo a obt o áxo bnáo da áquna a atua, aguando o funconanto co pquno coganto gaantndo bo ndnto. Paa tal co- ao contolo po vaação d tnão d alntação fquênca, tabé conhcdo po contolo U/f contant Coando U/f alha abta Atndndo ao ccuto quvalnt po fa do oto d ndução, dpzando a quda d tnão no ao longtudnal d ntada a tênca d agntzação, a cont d agntzação I ódulo é dada pla xpão.5. Sndo o fluxo d agntzação dado pla xpão.6, pocdndo à ubttução nta da xpão.5, t-.7. I ψ U = = = (.5) X U ω L πfl U ψ = L I (.6) U U = L = (.7) πfl π f Analando a xpão.7, U f fo ta qu o u quocnt ja contant gual ao fluxo nonal, congu- agua u valo d fluxo patcant contant, nua laga faxa d fquênca abaxo da fquênca nonal. Na fgua.3 pnta- o contolo d tnão fquênca alha abta. Et contolado é gualnt dgnado po vaado d fquênca. Fgua.3 Contolado d Tnão Fquênca, étodo U/f, alha abta [Thonga, 6] 9

47 . Etado da At Paa baxa fquênca (vlocdad duzda), a quda d tnão na tênca do tato R dxa d dpzávl fac à ndutânca d agntzação (ω, R > ω L ), plcando qu a tnão dponívl na ndutânca d agntzação ja nfo à tnão d alntação U, duzndo- o fluxo ocondo ua conqunt dnução do bnáo útl. D odo a contona ta dvantag, pocd- a u aunto d tnão paa a baxa fquênca, U na fgua.3, co o ntuto d tona dponívl o fluxo nonal, a coo o bnáo áxo, paa vlocdad duzda. Vlocdad upo à vlocdad nonal da áquna pod alcançada plo aunto da fquênca aplcada. Ma coo gal não dpõ d tnão upo à nonal, o aunto d fquênca paa alé do u valo nonal plca ua dnução no fluxo, a coo no valo do bnáo dnvolvdo, funconando a áquna na gão d nfaqucnto d fluxo. Na fgua.3 luta- a caactítca bnáo-vlocdad, a coo a tnão d alntação função da vlocdad, ndo alçada a zona d funconanto d bnáo potênca contant. Zona Bnáo Contant Zona Potênca Contant U no U T ax T c U Fgua.3 Caactítca Bnáo-Vlocdad, no coando po vaação d tnão d alntação fquênca (V/f contant) N Contolo U/f alha fchada co gulação d coganto No étodo d contolo U/f alha abta, a vaaçõ d bnáo d caga da tnão d alntação ulta vaaçõ na vlocdad d otação do oto. Co o ntuto d contona t pobla, pocdu- ao apfçoanto do fdo étodo, condo à plntação do contolo d U/f alha fchada co gulação d coganto, lutado na fgua.33. 3

48 . Etado da At Fgua.33 Contolo U/f alha abta co gulação d coganto [Thonga, 6] O o nt a vlocdad d otação d fênca a lda plo no, aplcado a u contolado PI ltado, ogna o nal latvo à vlocdad do capo gant do tato lação à vlocdad do oto, ω l. Eta dfnça oada à vlocdad léctca d otação do oto, ogna o nal d fquênca d coando ω, pobltando o contolo d fquênca pla utlzação d u nvo. Pod gualnt alzado o contolo da tnão d coando atavé do ctfcado, condo à função caactítca U(ω) qu ncopoa copnação d tnão paa baxa fquênca [Thonga, 6]. Sndo o coganto popoconal ao bnáo dnvolvdo, t étodo pod ncaado coo u contolo d bnáo alha abta no nto d ua alha d contolo d vlocdad. O copotanto dt étodo d contolo, fac ao fto d vaação do bnáo d caga tnão d alntação nconta- lutado na fgua Condando o ponto ncal o aunto do bnáo d caga d T c T c, a vlocdad duz--á, copondndo ao ponto d opação. No ntanto, a alha d contolo d vlocdad fctua u aunto d fquênca até alcança novant a vlocdad ncal, ponto 3. Po outo lado condando novant o ponto ncal na cuva a, a dnução da tnão d alntação plcaá ua altação paa o ponto. A quda d vlocdad actuaá na alha d contolo d vlocdad, auntando a fquênca d odo a alcança a vlocdad ncal vfcada no ponto d opação da cuva c [Bo, ]. Fgua.34 Efto da vaaçõ d bnáo d caga [Bo, ] 3

49 . Etado da At Fgua.35 Efto da vaaçõ d tnão d alntação [Bo, ] Contolo po Vaação d Cont Ecoganto No étodo d contolo po vaação d Cont Ecoganto, fgua.36, pocd- ao contolo da vaáv latva à apltud fquênca da cont no tato. D nota qu t étodo d contolo não funcona alha abta coo no contolo po vaação d Tnão d alntação Fquênca [Thonga, 6]. Fgua.36 Contolo po vaação Cont/Ecoganto [Thonga, 6] A alha d contolo d vlocdad alza o contolo d bnáo atavé do contolo d coganto, contolando gualnt a cont do tato atavé d ua função I(ω), co o ntuto d obt ua lação Cont/Ecoganto tal, qu o fluxo no ntfo ja contant d valo gual ao u valo nonal [Bo, ]. No ntanto, altando a fda lação, tona- poívl o funconanto odo d nfaqucnto d fluxo paa vlocdad upo à vlocdad nonal. O contolo po vaação da cont coganto poblta u lho dpnho dnâco fac ao contolo po vaação d tnão d alntação fquênca, tndo a dvantag d ncta d tanduto d vlocdad cont [Thonga, 6]. 3

50 . Etado da At.4.. Contolo po Ontação d Capo Apa da pl plntação da técnca d contolo cala, ta baa- odlo d g taconáo, conduzndo a pota lnta vntualnt à ntabldad do ta dvdo à lvada od dt. Rcondo ao étodo d contolo po ontação d capo (FOC), o fdo pobla pod ultapaado, ndo a áquna d ndução contolada lant a u oto d cont contínua co xctação ndpndnt, ptndo o contolo ndpndnt do fluxo do bnáo. Analando o funconanto do oto d cont contínua, o bnáo lctoagnétco é dado pla xpão.8, ndo K a K φ contant contutva, I f a cont d xctação, I a a cont no nduzdo. T = K φ I = K K I I (.8) a a a φ f a Nt tpo d oto, o fluxo agnétco ψ f d xctação poduzdo pla cont I f é ppndcula ao fluxo ψ a no nduzdo poduzdo pla cont I a, fgua.37. Sndo t vcto paca taconáo otogona, a cont I a contola o bnáo dnvolvdo nflunca o fluxo ψ f, tonando- poívl alcança ápda pota tantóa ua lvada lação Bnáo/Cont, paa u dtnado valo d fluxo. Dvdo ao dacoplanto nt a vaáv, o contolo da cont I f apna afcta o fluxo ψ f, não nfluncando o valo do fluxo ψ a [Bo, ]. Fgua.37 Rpntação do oto d cont contínua Adtndo a dtbução pacal d capo B(α) nuodal no ntfo, la fca dfnda plo valo localzação do u áxo, pctvant B M θ. Eta dua gandza pod agupada nu vcto pacal B qu pnta a dtbução pacal d capo. 33

51 . Etado da At Sndo o fluxo pncpal nua bobna popoconal a B M ao cono do ângulo nt o xo da bobna a poção angula θ d B, conda- a xtênca d u vcto pacal ψ, colna co B. O fluxo pncpal lgado co ua bobna á o poduto ntno d ψ co o vo do xo da bobna. Slant, gnalzando, pod- conda a xtênca d vcto paca u, ndo a cont tnõ cada bobna obtdo po pojcção dt vcto ob o xo da bobna. Sndo todo t vcto dcont da dtbuçõ paca nuoda no ntfo, l ão dfndo nu plano ppndcula ao xo d otação da áquna, podndo pntado po dua coodnada catana otogona dq, qu obté da vdada gandza na faz abc, pla tanfoação lna dcta no capítulo tê. O dpnho da áquna d cont contínua pod ntão tnddo à áquna d ndução, condando a fda tanfoação no fncal dq, qu oda à vlocdad d ncono ω. No contolo po ontação d capo, adoptaa- coo vaáv d tado a contola, a cont no nolanto do tato, a apltud fa do fluxo lgado no oto, pctvant ψ θ. Toando u ta dq d xo otogona, co o xo d alnhado co o fluxo ψ, a cont no tato pod dcopota gundo o xo dcto o xo quadatua, ndo a coponnt d alada à cont d xctação I f da áquna d cont contínua q alada à cont no nduzdo I a. Dt odo o bnáo lctoagnétco pod apntado na foa.9. T = K ψ = K K (.9) a q a φ d q O la dpnho ao oto d cont contínua é apna poívl toando condação qu o vcto d fluxo lgado ψ nconta alnhado co a coponnt d, a coponnt q ppndculant a t, coo lutado no dnonado fncal d fluxo otóco, fgua.38. O contolo da coponnt q laconada co o bnáo, não afcta o valo da coponnt d latva ao fluxo, a coo o contolo da coponnt d não afcta o valo d q. No contolo po ontação d capo, é potant conhcnto da poção do fluxo lgado no oto. A, t étodo d contolo pod clafcado coo dcto ou ndcto, dpndndo do étodo d obtnção da fda poção do fluxo lgado no oto. 34

52 . Etado da At Fgua.38 Rfncal d fluxo otóco [Pala, 999].4... Contolo Dcto No étodo d contolo dcto po ontação d capo, fgua.39, o fluxo lgado no oto é obtdo dctant pla utlzação d no d fto d Hall bobna cptoa, a coo pla utlzação d u obvado d fluxo. A odfcaçõ a plnta na áquna d odo a coloca o fdo no ão noalnt ndjáv, vfcando- pobla d xactdão laconado co o no. Po outo lado, o obvado ão ucptív ao o d dda d tnão cont, a coo à vaaçõ téca na tênca do tato. A dvantagn vfcada apna pt a aplcabldad dt étodo d contolo paa vlocdad upo a cca d % da vlocdad d ncono [Thonga, 6]. O fluxo obtdo atavé do fdo no no ntfo não é o fluxo lgado no oto, a o fluxo d agntzação. Rcondo à dção da cont no tato, tona- ntão poívl obt o fluxo lgado no oto gundo a coponnt dcta d quadatua, no fncal dq, atavé da xpõ.., pctvant. Adtndo o vcto d fluxo lgado no oto alnhado co o xo dcto no fncal dq, apna t nt a quação.. L ψ L (.) d = ψ d L q = ψ q L l d L ψ L (.) l q Sndo dfícl a dção dcta d bnáo lctoagnétco, co- à xpão., dpndnt do paâto contutvo da áquna, L L, da cont no tato, do fluxo do oto. Condando o vcto d fluxo alnhado co o xo dcto no fncal dq, t- a xpão.3, ultant d.. 35

53 . Etado da At T 3 L = p L ( ψ ψ ) d q q d (.) T 3 L = p ψ dq (.3) L Fgua.39 Equa d contolo dcto po ontação d capo O contolado d vlocdad pt ga u valo d bnáo d fênca popoconal ao o vfcado nt a fênca valo ddo da vlocdad léctca d otação, nquanto a função d nfaqucnto d fluxo ogna ua fênca d fluxo função da vlocdad léctca d otação. Na alha d bnáo fluxo, o o vfcado nt a fênca o valo ddo dta gandza, aplcado pctvant ao contolado d bnáo fluxo, pt obt a coponnt d cont no fncal dq, d * q *, conquntnt a coponnt d cont d fênca a *, b *, c *, pla tanfoação d coodnada. O o vfcado nt ta a coponnt d cont dda a, b, c, aplcado a contolado d ht, pt obt o na d coando PWM do IGBT do nvo tfáco contolado cont. Contolando a cont njctada no tato da áquna, o copotanto dnâco dta pod dpzado. Apa do étodo d contolo dcto latvant nnívl à vaaçõ do paâto do oto, o u dpnho tona- lnto paa vlocdad duzda, dvdo à xtênca d vaaçõ na tênca do tato [Thonga, 6]. Abvatua Inglê paa Pul Wdth Modulaton (odulação po lagua d pulo) Abvatua Inglê paa Inulatd Gat Bpola Tanto 36

54 . Etado da At.4... Contolo Indcto E altnatva ao étodo dcto, o étodo ndcto po ontação d capo, fgua.4, ta o valo d fluxo no oto, vz d pocd à dção dcta atavé d no d fluxo, ond paa vlocdad duzda, vfca pquno dvo d valo. Obvando a fgua.38, conda- o vcto d fluxo alnhado co o xo dcto no fncal dq, odando à vlocdad d ncono ω, co u ângulo θ l d avanço latvant a u fncal fxo ao oto. Copondndo o ângulo θ l à vlocdad do capo gant do tato lação ao oto ω l, a poção θ do fluxo otóco é dada pla ntgação da oa dta últa co a vlocdad léctca d otação, xpão.4. ( ) R Lq = ω = + = dt ω ωl dt ω + dt Lψ d θ (.4) Fgua.4 Equa d contolo ndcto po ontação d capo Coo no étodo dcto, o contolado d vlocdad ga u valo d bnáo d fênca popoconal ao o vfcado nt a fênca o valo ddo da vlocdad léctca d otação, poduzndo a função d nfaqucnto d fluxo ua fênca d fluxo função da vlocdad léctca d otação. Obtdo o valo d fênca d bnáo lctoagnétco a dnvolv abndo o valo d fluxo tado a pat da cont no nolanto do tato, tona- poívl dtna a coponnt d cont no tato q *. O o vfcado nt a fênca o valo tado d fluxo, aplcado ao contolado d fluxo, pt obt a coponnt d cont no tato d *. D alça o dacoplanto xtnt nt o contolo do bnáo lctoagnétco o contolo do fluxo agnétco. 37

55 . Etado da At Idntcant ao qu vfca no étodo d contolo dcto, a coponnt d cont d fênca a *, b *, c * ão obtda atavé da tanfoação d coodnada nt o fncal dq abc. O o vfcado nt ta a coponnt dda a, b, c é aplcado a contolado d ht, ptndo obt o na d coando PWM do IGBT do nvo tfáco contolado cont Contolo Dcto d Bnáo Altnatvant ao Contolo po Ontação d Capo, o étodo d Contolo Dcto d Bnáo (DTC), fgua.4, pt o contolo do bnáo co lvada lagua d banda, baando- na xtênca d ané d contolo paa bnáo lctoagnétco fluxo tatóco, ndo todo o na tado a pat da ltua da tnõ cont na áquna. Fgua.4 Equa d Contolo Dcto d Bnáo [Thonga, 6] O valo d fênca do fluxo tatóco bnáo lctoagnétco ão copaado pctvant co o valo tado da fda gandza, ndo o o ultant analado po contolado d ht. O contolado d fluxo pou do nív d aída dgtal, ptando a condçõ.5.6. D nota qu HB ψ é a lagua total da banda d ht do contolado d fluxo [Bo, ]. Eψ + HBψ Hψ = (.5) > Eψ HBψ Hψ = (.6) < 38

56 . Etado da At Po u lado, o contolado d bnáo pou tê nív d aída dgtal, ptando a condçõ.7 a.9. E + HB H = (.7) > T T T E HB H = (.8) < T T T HB < E < + HB H = (.9) T T T T O na tado d fluxo tatóco bnáo ão calculado plo bloco d cálculo d fluxo tatóco bnáo, condo à dção d tnõ cont ao tna da áquna. Et bloco pt gualnt o cálculo do núo do cto S(k) no qual nconta o vcto d fluxo tatóco ψ. Atndndo à fgua.4, ão dfndo cto, cada u co u ângulo d lagua d 3º [Bo, ]. Fgua.4 Tajctóa do vcto d fluxo tatóco [Bo, ] A tabla d vcto d tnão, fgua.4, cb o na H ψ, H T S(k), gundo a condçõ pnt na tabla.8, o nvo tfáco aplca à áquna aíncona u do oto vcto d tnão poív, do do qua nulo, fgua.43. D nota qu a aplcação d u vcto d tnão plca ua vaação d fluxo. 39

57 . Etado da At H ψ H T S() S() S(3) S(4) S(5) S(6) U U 3 U 4 U 5 U 6 U U U 7 U U 7 U U 7 - U 6 U U U 3 U 4 U 5 - U 3 U 4 U 5 U 6 U U U 7 U U 7 U U 7 U - U 5 U 6 U U U 3 U 4 Tabla.8 Vcto a aplca ao nvo tfáco paa o dfnt cto [Bo, ] Fgua.43 Vcto d Tnão a aplca plo nvo à áquna aíncona a copondnt vaação do fluxo tatóco no tpo t [Bo, ] Dpzando a tênca do tato R, a tnão no tato pod dada po., obtndo conquntnt., ndo poívl conclu qu o vcto d fluxo tatóco ψ pod altado pla aplcação d dtnado vcto d tnão t. U d dt ( ψ ) U duant u ntvalo d tpo = (.) =. t ψ (.) U Dt odo, função da poção do fluxo tatóco do bnáo ncáo a dnvolv, dvá aplcado o vcto d tnão adquado, fgua.44. ψ (t + t) ψ (t) ψ (t) ψ (t) ω ψ (t + t) ω ψ (t + t) ω Fgua.44 Rpntação vctoal do fluxo paa dfnt valo d bnáo 4

58 . Etado da At No cao do bnáo dnvolvdo nufcnt, o vcto d fluxo dv avança, fgua.44 a). S o bnáo dnvolvdo fo ufcnt, o vcto d fluxo dv panc na ua poção, fgua.44 b). S o bnáo dnvolvdo fo xcvo, o vcto d fluxo dv cua, fgua.44 c). O étodo d contolo dcto do bnáo paa alé d pt o pl contolo dcto do fluxo tatóco do bnáo po colha do vcto d tnão, caactza- gualnt po não ncta d nnhu nal d alntação, n a tanfoaçõ d fncal vfcada no étodo d contolo po ontação d capo. Po outo lado, o contolo dcto do bnáo apnta ltaçõ paa baxo valo d vlocdad, dvdo a vaaçõ na tênca tatóca, a coo dtoção no fluxo no bnáo dvdo ao contolo po ht [Bo, ] Copaação d Método d Contolo Do étodo antont dcto, o étodo cala apa da ua pl plntação dpnho tátco actávl, não pt contola o g dnâco ond o tantóo d tnõ cont pod danfca a lctónca d potênca, apntando u faco dpnho dnâco. O contolo po ontação d capo, conquênca do dnvolvnto da lctónca d potênca oluçõ coputacona avançada, poblta o dacoplanto nt a coponnt d bnáo fluxo, ptndo pota tantóa lhant à da áquna d cont contínua co xctação ndpndnt, lhoando o copotanto dnâco, apntando ua fcaz acção à vaação d vlocdad. O contolo dcto do bnáo, apa da dtoção vfcada no fluxo bnáo paa baxa vlocdad, apnta coo pncpa vantagn a plcdad d plntação a capacdad d contola dctant o bnáo, ptndo pota ápda, boa a lnta do qu a vfcada no contolo po ontação d capo. 4

59 3. Tanfoaçõ d Rfncal 3. Tanfoaçõ d Rfncal 3.. Tanfoaçõ Tfáca No tudo d ta d potênca, co- aduant à utlzação d tanfoaçõ atátca d odo a dacopla vaáv, auxlando na olução d quaçõ coplcada d cofcnt vaant no tpo, pobltando gualnt qu toda a vaáv ja fda a u únco fncal [Ong, 998] Tanfoação d Fotcu O étodo da coponnt étca dnvolvdo po Fotcu 3 utlza ua tanfoação coplxa, 3., d odo a dacopla a vaáv tfáca abc. [ f ] = [ T ][ f abc ] ( 3.) A vaávl f pod pnta cont, tnõ, ou fluxo, ndo a atz d tanfoação T 3 apntada 3.. D alça qu vaávl a é dada po a =. A atz d tanfoação nva d Fotcu é dada po 3.3. [ T ] = 3 3 a a a a π j ( 3.) [ T ] = a a ( 3.3) 3... Tanfoação Polfáca Otogonal Dfáca A tanfoação Polfáca Otogonal Dfáca, xpão 3.4, pt pnta u ta coponnt hoopola d n fa nu ta otogonal d fa (dfaada d π/). Atndndo a 3.5 atavé da lação 3.6, t- a atz d tanfoação 3.7. a a 3 Chal LGyt Fotcu, Engnho Elctotécnco Canadano, Mthod of Sytcal Co-odnat Appld to th Soluton of Polypha Ntwok, A.I.E.E. Tan., vol. 37, Jun 98, pp

60 3. Tanfoaçõ d Rfncal [ ] [ T ( θ )][ f ] = ( 3.4) f xy 3... n co( pθ ) co( pθ ϕ)...co( pθ ( n ) ϕ) [ T ( θ )] = ( 3.5) π n co pθ + π co pθ + ϕ π + = π...co pθ + ( n ) ϕ co pθ n ( pθ ) ( 3.6) co( pθ ) co( pθ ϕ)...co( pθ ( n ) ϕ) [ ( )] ( ) ( ) ( ) T θ = ( 3.7) n n pθ n pθ ϕ... n pθ ( n ) ϕ A vaávl φ é o ângulo léctco nt xo agnétco adjacnt do nolanto unfont dtbuído d n fa, p o núo d pa d pólo. O cofcnt utlzado d odo a qu a tanfoação d potênca ja nvaant. é n Tanfoação d Clak A tanfoação d Clak 4 alza a tanfoação nt a fênca tfáca abc taconáa, nua fênca abtáa gualnt taconáa d dua fa, dnonada αβ. β b a α c Fgua 3. Rlação nt o xo abc αβ paa a tanfoação d Clak O xo α nconta- concdnt co o xo da fa a (θ = º), poundo o xo β u atao d π/ latvant ao xo α, coo pntado na fgua 3.. D nota qu a adção d ua tca vaávl, dnonada coponnt d quênca nula ou hoopola, tona a atz d tanfoação quadada nvtívl [Ong, 998]. A tanfoação d Clak gundo 3.7 é dada pla xpão Edth Clak, Engnha Elctotécnca Not-Acana, Ccut Analy of A-C Pow Syt, Vol I Sytcal and Rlatd Coponnt, John Wly and Son,

61 3. Tanfoaçõ d Rfncal 44 [ ] [ ][ ] f abc T f αβ αβ = ( ).8 3 [ ] ( ) ( ) = = co 3 co co 3 π π π π αβ n n n T ( ).9 3 A atz 3.9 caactza- po untáa, ndo o poduto dta pla ua tanpota gual à atz dntdad, [ ][ ] n T I T T = αβ αβ. A, a atz d tanfoação nva é gual à ua tanpota, 3.. [ ] [ ] = = T T T αβ αβ ( ) Tanfoação d Pak A tanfoação d Pak 5 alza a tanfoação nt o fncal taconáo d dua fa αβ, nu qualqu fncal dq qu oda a ua vlocdad angula ω, coo lutado na fgua 3.. A tanfoação d Pak é obtda pla xpão 3.. Fgua 3. Rlação nt o xo abc dq paa a tanfoação d Pak 5 R. H. Pak, 'Two-acton Thoy of Synchonou Machn", Tan. AIEE, Vol. 48, pp ,99. β a α b c q d ω θ

62 3. Tanfoaçõ d Rfncal [ f ] [ T ( )][ ] dq = dq θ f αβ ( 3.) co( θ ) n( θ ) [ T ( θ )] = ( 3.) dq n( θ ) co( θ ) A vaávl θ é o ângulo d dfaag nt o xo α do fncal αβ, o xo d do fncal dq. A nva da atz 3. é dada po 3.3. co( θ ) n( θ ) [ T ( θ )] = ( 3.3) dq n( θ ) co( θ ) A tanfoação d Pak dada pla xpão 3.4, alza po u tuno a tanfoação da fênca tfáca abc taconáa, paa a fênca dfáca dnonada dq, qu oda à vlocdad angula ω. [ f ] T ( θ ) dq = [ dq ][ f abc ] ( 3.4) Atndndo à tanfoação 3.7, adconando a coponnt d quênca nula, t- a atz 3.5. co ( θ ) π co θ + 3 π π [ T ( θ )] = n( θ ) n θ n θ + ( 3.5) dq 3 co θ π Condando untáa a atz 3.5, t- paa a ua nva a atz 3.6. co ( θ ) n( θ ) π π [ T ( θ )] = co θ n θ ( 3.6) dq 3 3 π co θ + 3 n θ + 3 π 3 45

63 4. Máquna Aíncona 4. Máquna Aíncona 4.. Capo Magnétco Gant U do pncípo fundanta da áquna aíncona ncd no dnvolvnto d u capo agnétco gant no ntfo. Et capo pod gado po u nolanto tfáco, pcodo po u ta tfáco nuodal d cont d apltud I fquênca ω π. Paa u ta tfáco d cont dado pla quaçõ 4. a 4.3, vfca- cada nolanto u capo nuodal pulant ob o pctvo xo, coo luta na fgua 4.. I I a = I co( ω t) ( 4.) π = I co ωt 3 b ( 4.) I π = I co ωt + 3 c ( 4.3) Fgua 4. Vaação tpoal da dtbução nuodal no paço do capo agnétco, nu nolanto pcodo po ua cont nuodal no tpo [Vnt Nv, 5] Sndo o capo agnétco dado pla xpão 4.4, ond l é a dtânca do ntfo N p é o núo d pa d u nolanto, condando a xtênca d u nolanto tfáco, conttuído po tê nolanto dfaado d º, paa u dtnado ângulo pacal θ, o capo ognado po cada u do fdo nolanto ão dado pla xpõ 4.5 a 4.7. O capo ultant é dado pla oa do capo cada u do nolanto, xpão 4.8. N p H = ( 4.4) l 46

64 4. Máquna Aíncona N p H ( θ ) = I co( θ ) ( 4.5) a N l a p H ( θ ) = I co θ ( 4.6) b N l b π 3 p H ( θ ) = I co θ + ( 4.7) c N l c p π π H ( θ ) = I co( θ ) + I co θ + I co θ + ( 4.8) l a b 3 c π 3 3 Subttundo a quaçõ 4. a , t- o capo agnétco total função do paço do tpo, xpão 4.9. Et apnta u valo áxo d 3 N p I, ncontando- l a ga no ntfo co vlocdad íncona ω. A foça agnto otz copondnt é dfnda na xpão 4.. F H 3 N l 4.. Vlocdad Ecoganto I p ( θ, t) = co( ω t θ ) ( 4.9) 3 ( θ, t) = H ( θ, t) l = N I co( ω t θ ) ( 4.) O capo gant do tato ao paa plo oto, nduz foça lctootz no conduto do oto qu, tando cuto-ccuto, pt a cculação d cont otóca qu ogna u capo agnétco, co o qual o capo gant do tato ntag. O capo agnétco do oto ga gualnt lação a t, podndo- afa qu coga ob o oto, não ncontando fxo a t. O oto não oda à vlocdad d ncono, po tal oco, o capo agnétco gant do tato nconta--a paado lação ao do oto, não ocondo ndução d cont nt últo. D nota qu a áquna aíncona apnta apna capacdad paa funcona foa do ncono [Vnt Nv, 5]. Paa qualqu vlocdad léctca d otação ω dfnt d ω, a dfnça nt ta, ω l, nduz cont no oto, ndo dnvolvdo bnáo. O coganto pod ntão dfndo pla xpão 4.. A vlocdad d otação cânca ω, 4., dpnd da vlocdad d otação léctca ω do oto do núo d pa d pólo da áquna, p [Bo, ]. p 47

65 4. Máquna Aíncona S ω ω l = = ( 4.) ω ω ω ω ω = ( 4.) p 4.3. Ccuto Equvalnt po Fa Co o ntuto d dtna a caactítca Bnáo-Vlocdad da áquna aíncona pctva gõ d funconanto, quatza- o ccuto quvalnt po fa g pannt, fgua 4., pntando a lgação agnétca tato-oto. Sndo a vlocdad léctca d otação ω do oto nfo à vlocdad do capo agnétco gant do tato ω, a fquênca da cont nduzda no conduto do oto é u facto do coganto S [Tzynadlowk, ]. A, a actânca do nolanto do oto da foça lctootz nduzda ão pctvant dada po jx ω = ( 4.3) l Sω = jω L = jsω L ( 4.4) l l l SE ( 4.5) R jω L l I I I jsω L l U I c R jx I E SE R Fgua 4. - Ccuto quvalnt po fa da áquna d ndução, pntando a lgação agnétca tato-oto [Bo, ] Paa o ccuto da fgua 4., tona- poívl obt a quaçõ po fa latva ao tato ao oto, pctvant Dvdndo abo o to da quação 4.7 plo coganto, t U R I + j L I + E SE = ω ( 4.6) l l = R I + jsω L I ( 4.7) E = R S I + S jω Ll I = R + R I + S jω L l I ( 4.8) 48

66 4. Máquna Aíncona A anál da xpão 4.8 pt conclu qu o oto é conttuído pla é d dua tênca, ua contant outa dpndnt do coganto. A pa é fnt a pda po fto d joul no oto, ndo a gunda ua tênca d caga fctíca, qu olcta à áquna ua nga léctca quvalnt à nga cânca quda à áquna [Vnt Nv, 5]. R S = R + R S S ( 4.9) Paallant ao alzado no tudo do tanfoado, a gandza no oto pod ubttuída po gandza duzda ao tato, laconada atavé da lação d tanfoação N. Dt odo, obté- a gunt xpõ paa a cont, tnão, cofcnt d ndução tênca, pctvant, duzda ao tato [Vnt Nv, 5]. I = I N ' ( 4.) U = NU L ' ( 4.) '= N ( 4.) l L R '= N ( 4.3) R Na fgua 4.3, luta- o ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona, duzdo ao tato. Na fgua 4.4 nconta- o dagaa vctoal aocado. R I I jω L l I jω L l R U I c R jω L I U R ' S ( S) Fgua Ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona, duzdo ao tato [Bo, ] 49

67 4. Máquna Aíncona U I ω L l I R U Φ I I θ I I c Ψ -I R '/S δ I -I - U -I ω L l Fgua 4.4 Dagaa vctoal do ccuto quvalnt po fa [Bo, ] 4.4. Anál d Potênca Condando o ccuto quvalnt po fa duzdo ao tato, fgua 4.3, obtê- a xpõ 4.4 a 4.9 paa a potênca [Bo, ]. Potênca d Entada: Potênca d pda d cob no tato: P = U I coφ ( 4.4) P n l 3 = 3I R ( 4.5) Potênca d pda agnétca: P lc 3U R = ( 4.6) Potênca no ntfo: Potênca d pda d cob no oto: P g R ' = 3I ' ( 4.7) S P = 3I ' R ' ( 4.8) l Potênca cânca d aída: P = P g P l = 3I ' S R ' S ( 4.9) 4.5. Bnáo Elctoagnétco Atndndo à fgua 4.3, dpzando a quda d tnão no ao longtudnal d ntada fac à foça lctootz, au- qu o ao tanval nconta ujto à tnão d ntada, obtndo- o ccuto da fgua 4.5, do qual dduz a cont no oto duzda ao tato, xpão

68 4. Máquna Aíncona R jω L l jω L l I U R jω L R ' S Fgua Ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona, dpzando a quda d tnão no ao longtudnal d ntada [Bo, ] I ' = R U R ' + + ω S ( ) L l + L l ' ( 4.3) O bnáo lctoagnétco é dado pla xpão 4.3, ndo P a potênca cânca dnvolvda ω a vlocdad cânca d otação. Atndndo à xpõ t Subttundo , dt ultado , t latva ao bnáo lctoagnétco. T P = T = ( 4.3) ω ω = ω ( S) ( 4.3) ω ( S ) ω = ( 4.33) p T R ' = 3p Sω R U R ' + + ω S ( ) L l + L l ' ( 4.34) 4.6. Caactítca Bnáo - Vlocdad Pla xpão 4.34, tona- poívl pnta a caactítca bnáo vlocdad paa a áquna aíncona, fgua 4.6, vfcando- a xtênca d tê gõ b dlnada. Na gão d fo, o oto oda na dcção opota do capo gant do tato, ndo o coganto S upo a u. Eta tuação vfca altando a quênca d fa d alntação do nolanto do tato co o oto ovnto, ou atavé da aplcação d caga cânca qu conduza o oto na dcção opota ao capo gant do tato. 5

69 4. Máquna Aíncona Sndo o bnáo dnvolvdo potvo a vlocdad d otação ngatva, t va actua coo bnáo d tavag, ndo a nga gada dpada na áquna, ognando obaqucnto. A potênca dnvolvda nt cao é ngatva. Na gão d oto, o oto oda na a dcção do capo gant do tato, a co vlocdad nfo a t, tando o coganto S nt zo u. O bnáo dnvolvdo é potvo, a coo a vlocdad d otação, ndo a potênca dnvolvda gualnt potva. D nota a xtênca d ua gão d funconanto coo oto la a ta, qu o bnáo dnvolvdo é ngatvo, a coo a vlocdad d otação, ndo a potênca dnvolvda gualnt potva. Na gão d gado, o oto oda na a dcção do capo gant do tato, a co vlocdad upo a t, ndo o coganto S ngatvo. O bnáo dnvolvdo é ngatvo, ndo potva a vlocdad d otação. A potênca dnvolvda nt cao é ngatva. Iplndo o oto po ua tubna ólca, congu- coloca o oto a oda a ua vlocdad upo ao capo gant do tato, funconando ntão coo gado aíncono. D odo a dtna o áxo bnáo lctoagnétco, dtna- o coganto paa o qual tal vfca. Igualando a zo a dvada da xpão 4.34 od ao coganto t- 4.35, ndo o bnáo áxo copondnt dado po ω ω ω ω ω ω Fgua Caactítca bnáo vlocdad da áquna aíncona [Ong, 998] S ax = R + ω R ' ( ) L l + L l ' ( 4.35) T ax = 3p ω R + R U + ω ( ) L l + L l ' ( 4.36) 5

70 4. Máquna Aíncona 4.7. Rgõ d Funconanto A ltaçõ d tnão cont da áquna d ndução pctvo convo, dtna a xtênca d dtnta gõ d funconanto, fgua 4.7. Paa vlocdad nfo à vlocdad d nonal da áquna, t- a gão d bnáo contant, nquanto paa vlocdad upo t- a gão d nfaqucnto d fluxo, vto qu não dpondo d tnão upo à nonal, o aunto da vlocdad aca do u valo nonal é acopanhado po dnução do fluxo, conquntnt, do áxo bnáo dponívl. D nota qu paa vlocdad duzda, xt ua dtoação da capacdad d autooção do calo poduzdo na áquna, pobltando a utlzação plna da potênca vço polongado, ndo tngdo o lt d bnáo adívl, to no cao d nxtênca d vntlação foçada [Pala, 999]. Fgua 4.7 Zona d funconanto da áquna d ndução g pannt lt adív g tantóo [Pala, 999] Fgua 4.8 Caactítca do oto d ndução na zona d bnáo contant nfaqucnto d fluxo, função da vlocdad [Bo, ] 53

71 4. Máquna Aíncona Na fgua 4.8 luta- dva caactítca do oto d ndução função da vlocdad, nt la a tnão cont no tato, o bnáo lctoagnétco dnvolvdo, o fluxo d agntzação, o coganto. D nota na gão d nfaqucnto d fluxo a dvão nt ua zona d potênca contant ua zona d vlocdad lvada, ndo nta últa a acntuado o dcanto d bnáo Modlo Dnâco O ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona analado no ponto 4.3, é váldo uncant paa o g taconáo. Paa vaaçõ d vlocdad, tona- potant anala o copotanto tantóo da áquna. O coplxo dpnho dnâco da áquna d cont altnada dv- ao facto d o nolanto tfáco do oto dloca latvant ao nolanto tfáco do tato. O u funconanto pod ncaado coo o d u tanfoado co o cundáo óvl, ond o cofcnt d acoplanto nt a fa do tato do oto uda contnuant co a poção θ do oto, fgua 4.9. O odlo da áquna pod dcto atavé d quaçõ dfnca, qu a vaáv latva à ndutânca útua ão vaant ao longo do tpo. Co o ntnto d plfca o fdo odlo, pod pocd- à ua pntação nu fncal dfáco, fgua 4., ond α β copond pctvant ao xo dcto d quadatua do tato, copondndo α β ao xo dcto d quadatua do oto [Bo, ]. b θ ω c a Fgua 4.9 Acoplanto nt a fa do tato do oto [Bo, ] β β ω α θ α Fgua 4. Modlo quvalnt dfáco do tato oto [Bo, ] 54

72 4. Máquna Aíncona Tanfoação d Coodnada Atavé da tanfoaçõ d fncal analada no capítulo tê, pocd- à tanfoação da gandza pntada no fncal tfáco abc, pntaçõ no fncal dfáco taconáo αβ, a coo a tanfoação nt t últo o fncal dq qu oda à vlocdad d ncono ω, vc-va. No ponto utlza- coo gandza a tnão no nolanto do tato. A fda tanfoaçõ d fnca ão gualnt aplcáv a gandza coo a cont ou o fluxo lgado po fa [Bo, ] Tanfoação nt o fncal abc αβ b β u b u β u a u α a α c u c Fgua 4. Tanfoação nt fncal abc αβ Analando a fgua 4., aundo o xo αβ ontado gundo u ângulo θ = latvant ao xo abc (xo a concdnt co o xo α), tndo conta a xpõ , a tnõ u α u β latva ao fncal αβ, função da tnõ u a, u b, u c, ão dada pla quação atcal pnt u u u α β = 3 3 u 3 u u a b c ( 4.37) Condando a nxtênca d nuto na áquna d ndução, a oa da cont no nolanto do tato é nula, ndo poívl dpza a coponnt d quênca nula. A coponnt u α u β ão ntão dada pctvant po

73 4. Máquna Aíncona 56 = c b a u u u u 3 α ( ).38 4 = c u b u u β ( ).39 4 Po outo lado, atndndo à xpão 3., a tnõ u a, u b, u c, função da tnõ u α u β, ão dada pla quação atcal pnt 4.4. Dpzando a coponnt d quênca nula, a coponnt u a, u b, u c, ão pctvant dada po 4.4 a = u u u u u u c b a β α ( ).4 4 u a 3 u α = ( ) = β u α u u b 3 3 ( ).4 4 = β u α u u c 3 3 ( ) Tanfoação nt o fncal αβ dq Obvando a fgua 4., tndo conta a xpõ 3. 3., a tnõ u d u q latva ao fncal dq, função da tnõ u α u β, ão dada pla quação atcal A coponnt u d u q ão pctvant dada po Fgua 4. Tanfoação nt fncal αβ dq b c a α β u q u α u β q d u d θ= ωt

74 4. Máquna Aíncona u u d q = co( θ ) n( θ ) n( θ u ) co( θ u ) α β ( 4.44) u u d q = u co u nθ ( 4.45) α θ + β = u nθ + u coθ ( 4.46) α β Po outo lado, atndndo à xpão 3.3, a tnõ u α u β função da tnõ u d u q ão dada pla quação atcal A xpõ pnta u α u β função d u d u q. u u α β co( θ ) = n( θ ) n( θ ) u co( θ ) u d q ( 4.47) u u α β = u co θ u nθ ( 4.48) d d q q = u nθ + u coθ ( 4.49) Equação do ccuto tfáco qulbado da Máquna Aíncona no fnca αβ dq Equvalênca nt fncal abc αβ O ccuto tfáco qulbado da áquna aíncona co acoplanto agnétco nt fa, pntado na fgua 4.3 paa o ta d coodnada a abc, é gdo pla quaçõ , na foa atcal [Pala, 999]. Fgua 4.3 Ccuto tfáco co acoplanto agnétco, quatzado na coodnada a abc [Pala, 999] 57

75 4. Máquna Aíncona 58 + = c b a c b a c b a dt d R u u u ψ ψ ψ ( ).5 4 [ ] = = c b a a a a c b a c b a L L L L L L L L L L ψ ψ ψ ( ).5 4 Rlatvant à quação 4.5, a tnõ po fa dpnd da quda d tnão cada nolanto, da vaação fluxo lgado co o o. Analando a quação 4.5 latva ao fluxo lgado po fa, t- qu L a L, ão pctvant, a ndutânca pópa útua. Pocdndo a ua tanfoação d coodnada do fncal abc paa o fncal αβ, condo à atz d tanfoação à ua nva, , [ ] αβ T [ ] αβ T pctvant, tona- poívl obt quaçõ dfnca dacoplada. Atndndo à quaçõ 4.5 a 4.54, condo à fda tanfoação d fncal, t a quação 4.5, dada po [ ] = u u u T u u u c b a β α αβ ( ).5 4 [ ] = T c b a β α αβ ( ).53 4 [ ] = ψ ψ ψ ψ ψ ψ β α T αβ c b a ( ).54 4 [ ] [ ] [ ] + = ψ ψ ψ β α αβ β α αβ β α αβ T dt d R T u u u T ( ).55 4 Multplcando abo o to d 4.55 po [ ] αβ T, 4.56, t- a quação atcal [ ][ ] [ ] [ ] [ ][ ] + = ψ ψ ψ β α αβ αβ β α αβ αβ β α αβ αβ T T dt d R T T u u u T T ( ) = ψ ψ ψ β α β α β α dt d R u u u ( ).57 4

76 4. Máquna Aíncona Analogant, a quação 4.5 pntada no fncal αβ é xpa pla quação atcal 4.59, ndo a atz d ndutânca [L ] dada po 4.6. A ndutânca L L na xpão 4.6, ão dado pctvant po ψ [ T ] ψ = [ L][ T ] αβ α β ψ ψ α ψ β = ψ [ L' ] αβ α β α β ( 4.58) ( 4.59) L [ L '] = L ( 4.6) L = ( 4.6) L L a + L = ( 4.6) L L a L Tal coo fdo no ponto 4.8.., é poívl dpza a coponnt d quênca nula. A, ão apntada pctvant po u u α β = R α β ψ α = ψ β + d dt ψ α ψ β ( 4.63) α [ L' ] ( 4.64) β Tona- vdnt a quvalênca d pntação nt o fncal abc αβ, do ta d quaçõ qu g o ccuto tfáco qulbado da áquna d ndução co acoplanto agnétco nt fa. A quação do ccuto tfáco qulbado da áquna d ndução, pntada atavé d vcto paca pntado no fncal αβ, é dada pla xpão d u αβ Rαβ + ψ dt = ( 4.65) αβ 59

77 4. Máquna Aíncona Equvalênca nt fncal αβ dq Conda- a pntação d u dado vcto gnéco x dq no fncal dq, função da vaáv xd x q, x = x + jx ( 4.66) dq d q Rcondo à quaçõ , toando paa a gandza d tnão ua gandza gnéca x, t O vcto xdq pod gualnt pntado to da vaáv xα x β. x dq d q jθ jθ ( x + jx )( θ jnθ ) = ( x + jx ) = x = x + jx = co ( 4.67) α β α β αβ A quação 4.67 luta qu o fncal dq nconta a oda θ (t) lação ao fncal αβ. Atndndo à fda quação, dtna- a lação nt x x αβ, dada pla dq xpão A quação do ccuto tfáco qulbado da áquna d ndução pod pntada atavé d vcto paca no fncal dq, u dq jθ x = x jθ ( 4.68) αβ dq jθ jθ = R + ψ ( 4.69) dq d dt dq Modlo Dnâco d Qunta Od Equaçõ d Tnão no Etato no Roto Pla xpõ antont dnvolvda, tona- poívl nconta u odlo dnâco paa a áquna d ndução. Sndo a dvada do fluxo lação ao tpo dado po 4.7, 4.69 pod cta gualnt na foa 4.7. dψ dq dt jωt dψ dq jωt jωt = + jωψ dq ( 4.7) dt u dq jωt dψ jω dq t jωt jωt = Rdq + + jωψ dq ( 4.7) dt 6

78 4. Máquna Aíncona Dnvolvndo a quação 4.7 função da coponnt do xo dcto d, 4.73, do xo d quadatua q, 4.74, tê- quato quaçõ, dua fnt ao tato dua fnt ao oto. u d ( ψ + jψ ) + jω ( ψ + jψ ) d + juq = Rd + jrq + d q d q ( 4.7) dt u u d q d = Rd + ψ d ωψ q dt ( 4.73) d = Rq + ψ q + ωψ d dt ( 4.74) Paa o fncal dq a oda à vlocdad d ncono ω, a quaçõ fnt ao tato ão dada po No cao do oto, t pou ua vlocdad léctca d otação ω dfnt da vlocdad d ncono ω, dlocando- o fncal dq co ua vlocdad ω - ω latvant ao oto. A quaçõ fnt ao oto ão dada po u u u u d q d q d = Rd + ψ d ωψ q ( 4.75) dt d = Rq + ψ q + ωψ d ( 4.76) dt d dt = R d + ψ d ( ω ω ) ψ q ( 4.77) d dt = Rq + ψ q + ( ω ω ) ψ d ( 4.78) Na fgua nconta- pntado o ccuto quvalnt do odlo dnâco, latvo pctvant ao xo dcto d xo d quadatua q. d - L l = L -L L l = L -L d R ω ψ q (ω -ω ) ψ q R u d ψ d L ψ d u d Fgua 4.4 Ccuto quvalnt do odlo dnâco, latvo ao xo dcto d [Bo, ] 6

79 4. Máquna Aíncona q + L l = L -L L l = L -L q R ω ψ d (ω -ω ) ψ d R u q ψ q L ψ q u q Fgua 4.5 Ccuto quvalnt do odlo dnâco, latvo ao xo d quadatua q [Bo, ] Paa o odlo aca dcto, a xpõ d fluxo lgado nconta- dfnda gudant. ψ = L + L ( + ) ( 4.79) d l d d d ψ = L + L ( + ) ( 4.8) d l d d d ψ = L ( + ) ( 4.8) d q l d d q + L ( q q ) q + L ( q q ) ( ) ψ = L + ( 4.8) ψ = L + ( 4.83) q q l ψ = L + ( 4.84) q q Equação do Bnáo Elctoagnétco Condando a xpão 4.7 fnt à potênca no ntfo P g, a xpão 4.9 latva à potênca cânca dnvolvda P, a lação nt vlocdad cânca vlocdad do capo gant do tato, 4.33, a xpão d bnáo lctoagnétco 4.3 pod au a foa T P g = p ( 4.85) ω Dpzando a pda agnétca, xpão 4.6, o dagaa vctoal do ccuto quvalnt po fa pntando na fgua 4.4, toa o apcto da fgua 4.6, ndo a potênca no ntfo dada pla xpão Eta pod gualnt dada função da cont do oto duzda ao tato, 4.87, ndo a tnão o fluxo d agntzação dado po , pctvant. 6

80 4. Máquna Aíncona U I ω L l I R -I ω L l I I I U I R '/S Φ θ δ δ I ψ Fgua 4.6 Dagaa Vctoal do Ccuto quvalnt po fa P P = U I nθ ( 4.86) g 3 g U = 3U I ' nδ ( 4.87) = ω ψ ( 4.88) ψ = L I ( 4.89) Dt odo, atndndo à xpão 4.85, o bnáo lctoagnétco é pntado pla xpõ , ndo o valo d pco do fluxo d agntzação da cont, dado pctvant pla quaçõ 4.9 a T T 3 3 pψ I nθ = pψˆ I ˆ nθ = ( 4.9) 3 = 3 pψ I ' nδ = pψˆ I ˆ ' nδ ( 4.9) ˆ = ( 4.9) ψ ψ ˆ = ( 4.93 ) I I I ˆ ' = ' ( 4.94) I Tndo conta a xpão latva ao poduto vctoal, 4.95, o bnáo lctoagnétco é dcto na foa vctoal, pla quaçõ Entnda- coo nˆ, a ontação do fdo vcto d bnáo lctoagnétco. 63

81 4. Máquna Aíncona A B = A B nξ nˆ ( 4.95) 3 T = pψ I ( 4.96) 3 T = pψ I ' ( 4.97) Dfnda a anto quaçõ, tona- poívl pnta vctoalnt o bnáo lctoagnétco no fncal dq, qu oda à vlocdad d ncono ω. Sgundo a dfnção d poduto vctoal, t pod dado plo dtnant da atz 4.98, atz a conttuída pla coponnt fnt a cada xo do fncal utlzado. No fncal dq, o poduto vctoal nt fluxo d agntzação cont I ψ a I ', é dado pctvant pla xpõ , ndo o bnáo lctoagnétco ódulo, dado pctvant po A ˆ ˆj kˆ dt b b b 3 B = a a a = ( a b a b ) ˆ + ( a b a b ) ˆj + ( a b a b )kˆ ( 4.98) d q ψ I = dtψ d ψ q = ( ψ dq ψ qd )nˆ d q ( 4.99) d q ψ I ' = dtψ d ψ q = ( ψ dq ψ qd )nˆ d q ( 4.) T T 3 = p 3 = p ( ψ ψ ) d q q d ( ψ ψ ) d q q d ( 4.) ( 4.) Atndndo ao ccuto quvalnt do odlo dnâco, latvo ao xo dcto d quadatua q, dado pctvant pla fgua , à xpõ 4.79 a 4.84, tona- poívl dfn a xpõ ptant ao fluxo lgado no tato, ptant ao fluxo lgado no oto. 64

82 4. Máquna Aíncona ψ d = ( L l + L ) d + Ld = Ld + Ld ( 4.3) ψ q = ( L l + L ) q + Lq = Lq + Lq ( 4.4) ψ d = L d + ( Ll + L ) d = Ld + Ld ( 4.5) ψ q = L q + ( Ll + L ) q = Lq + Lq ( 4.6) Toando coo vaáv o fluxo lgado no oto a cont no tato paa o cálculo do bnáo lctoagnétco, lnando d q na quaçõ condo pctvant a , obté- a xpõ d fluxo lgado no oto, no fncal d q pctvant. ψ d L ψ d = Ld + L d = d Lld L ψ L ( 4.7) ψ q L ψ q = Lq + L q = q Llq L ψ L ( 4.8) Na quaçõ , pctvant coponnt dcta quadatua do fncal dq, t- o fluxo d agntzação função do fluxo lgado no oto da cont no tato. Subttundo ta na xpão 4., tona- poívl dfn a xpão 4.. Sndo 4. a quação cânca da áquna d ndução, qu J é o onto d néca, B é o cofcnt d atto vcoo, T c é o bnáo d caga aplcado, atndndo a 4., t ntão a ulta quação do odlo dnâco d qunta od do oto d ndução, 4.3. T ψ = ( ψ + L ) ( 4.9) d L L L d q = ψ q L l d ( + L ) ψ ( 4.) 3 L = p L l q ( ψ ψ ) d q dω T = J + Bω + dt T c q B ( ψ dq ψ qd ) Tc d ω 3 L = p ω dt JL J J d ( 4.) ( 4.) ( 4.3) 65

83 4. Máquna Aíncona Equaçõ do odlo dnâco função d ψ Adtndo o bnáo lctoagnétco função da cont no tato do fluxo lgado no oto ψ, a quaçõ d tnão no tato no oto, 4.75 a 4.78, pod apntada função da fda vaáv. A xpõ a dfn ão dpndnt da contant d tpo d agntzação do tato, 4.4, do oto, 4.5, d u facto d dpão, 4.6. L τ = ( 4.4) R L τ = ( 4.5) R L L L σ = ( 4.6) L L Sgundo a xpõ , a cont no oto função do fluxo lgado no oto da cont no tato, é dfnda pctvant pla quaçõ d q L d = ψ d ( 4.7) L L L q = ψ q ( 4.8) L L Subttundo a xpõ anto na quaçõ fnt à tnão no oto, ndo nula a fda tnão dvdo ao facto d conda o oto do tpo gaola d qulo conttuído po baa cuto-ccuto, dfn- a quaçõ dfnca , fnt ao fluxo lgado no oto, gundo o xo d q, pctvant. dψ dt dψ dt d q d = ( ω ω ) ψ + d ( 4.9) q ψ τ L τ q = ( ω ω ) ψ + q ( 4.) d ψ τ L τ Na dtnação da quaçõ dfnca da cont no tato, ubttu , pctvant , vfcando- a dpndênca do fluxo lgado no tato, co o fluxo lgado no oto cont no tato,

84 4. Máquna Aíncona L L L L ψ d = L d + ψ d = Lσd + L L L L L L L ψ q = L q + ψ q = Lσq + L L L L L L L ψ ψ d q ( 4.) ( 4.) Subttundo a xpõ anto na quaçõ fnt à tnão no tato, condo a , ão dfnda a quaçõ dfnca , qu pntada na foa dfn a quaçõ dfnca fnt à cont no tato gundo o xo d q, pctvant. u u d q d L d d = Lσ + Rd ωlσ q + ( ω ω ) ψ q + d ω ψ q ( 4.3) dt d L L q q ω ( ) + Lσ d Rq Lσ ω ψ d ω ω ψ d ( 4.4) dt L L τ τ = q L ψ τ L τ ψ L L L d dt d d σ = + τ σ τ σ q dt = ω d d + ω q σ + τ σ τ σ σ + ψ στ L q d σ ωψ σl σ + ωψ σl d q σ + ψ στ L ud + L σ q uq + L σ ( 4.5) ( 4.6) O odlo dnâco d qunta od da áquna aíncona é ntão copoto po cnco quaçõ dfnca, pnt 4.7. Dta, a quato pa ão quaçõ léctca, ndo a últa ua quação cânca. dd σ σ σ = + d + ωq + ψ d + ωψ dt τ σ τ σ στ L σl dq σ σ σ = ω + + d q ωψ d ψ dt τ σ τ σ σl στ L dψ d ψ d L = ( ω ω ) ψ q + d dt τ τ dψ q ψ q L = ( ω ω ) ψ d + q dt τ τ dω 3 L B = p ( ψ dq ψ qd ) ω Tc dt JL J J q q ud + L σ uq + L σ ( 4.7) 67

85 5. Método d Contolo da Máquna d Indução 5. Método d Contolo da Máquna d Indução No âbto da pnt t d tado, ptnd- plnta o contolo do oto aíncono ou d ndução, paa aplcação vículo léctco. Tndo conta o tudo lvado a cabo no ponto.4 do pnt docunto, concluu- qu o étodo d coando da áquna aíncona baado odlo d g taconáo n p vla atfatóo paa dpnho dnâco xgnt. Dt odo, apna o étodo fnt ao contolo po ontação d capo contolo dcto do bnáo, podão popocona u xclnt funconanto dnâco da áquna aíncona, tndo vta a aplcabldad na tacção léctca. Analando copaatvant o fdo étodo, optou- po plnta o étodo d contolo ndcto po ontação d capo, vto t apnta u gunto a pco da vlocdad d fênca, agndo lho a buca vaaçõ d vlocdad, fac à tant oluçõ apntada. 5.. Contolo Indcto po Ontação d Capo 5... Pncípo do Contolo po Ontação d Capo O contolo vctoal ou contolo po ontação d capo é atbuído a ua cla d étodo qu baa odlo da áquna aíncona tfáca, utlzando fnca fxo a u vcto d fluxo lgado. No contolo po ontação d capo, adoptaa- coo vaáv d tado a contola, a cont no nolanto do tato, a apltud fa do fluxo lgado no oto, pctvant ψ θ, pocdndo à tanfoação do ta d coodnada tfáco nu ta d dua coodnada dnonado fncal dq, qu oda à vlocdad d ncono ω. O fncal d fluxo otóco, fgua 5., conduz à abodag cláca dta técnca [Pala, 999]. A cont no tato pod dcopota gundo o xo dcto o xo quadatua, ndo a coponnt d aocada ao fluxo agnétco q aocada ao bnáo lctoagnétco. Etando dacoplada a fda coponnt latva ao fluxo bnáo, congu- obt ua pota tantóa co caactítca la à vfcada na áquna d cont contínua d xctação ndpndnt. 68

86 5. Método d Contolo da Máquna d Indução Fgua 5. Rfncal d fluxo otóco [Pala, 999] Condando o vcto d fluxo lgado no oto alnhado gundo o xo dcto, odando à vlocdad d ncono ω, a coponnt ψ q gundo o xo d quadatua é nula, ndo válda a gualdad 5.. ψ = ( 5.) ψ d 5... Contolo po ontação d capo alha abta Adtndo a pobldad d contola a cont tatóca, a quaçõ dnâca fnt à cont no tato pod dpzada, ndo o odlo d qunta od da áquna aíncona pnt 4.7 plfcado nu odlo d tca od. Et odlo é conttuído po tê quaçõ dfnca, 5., dua fnt ao fluxo lgado no oto, ua fnt ao bnáo atavé da quação cânca. dψ d = dt dψ q = dt dω 3 L = p dt JL ( ω ω ) ψ ( ω ω ) ψ τ ψ τ ( ψ ψ ) d q ψ q d d q L + τ q d L + τ d q B ω T J J c ( 5.) 5... Coponnt dcta d* da cont no tato Sgundo a xpão 5., o fluxo lgado no oto apna t coponnt gundo o xo dcto. Dt odo, a pa quação dfncal pnt 5. pod plfcada na xpão 5.3, conclundo- qu a apltud do fluxo lgado no oto ψ nconta laconada co a coponnt dcta d cont tatóca d atavé d ua quação dfncal d pa od. 69

87 5. Método d Contolo da Máquna d Indução dψ dt d L ψ d = d ( 5.3) τ τ Aundo o funconanto g taconáo, o fluxo lgado no oto é contant, ndo pota a coponnt dcta da cont no tato * d, xpão 5.4, d odo a ant a lação ψ = ψ *. * * ψ d d L = ( 5.4) Conclu- qu a apltud do fluxo lgado no oto pod dctant contolada apna pla coponnt dcta d cont tatóca d Coponnt quadatua q* da cont no tato Condando na tca quação dfncal d 5., latva ao copotanto cânco, apna a coponnt fnt ao bnáo lctoagnétco, xpão 4., vto o fluxo lgado no oto apna t coponnt gundo o xo dcto, t- a xpão 5.5. T 3 L = p ψ dq ( 5.5) L Analogant ao oto d cont contínua qu bnáo lctoagnétco é ultant do poduto do fluxo d xctação pla cont no nduzdo, na áquna d ndução o bnáo lctoagnétco é dado plo poduto da apltud do fluxo lgado no oto pla coponnt d cont quadatua q. Eta analoga apna é poívl condando a tanfoação do ta d coodnada tfáco no fncal dq qu oda à vlocdad d ncono ω, a coo a ontação do vcto d fluxo lgado no oto ψ gundo a dcção da coponnt d. Sgundo 5.5, paa poduz dtnado valo d bnáo lctoagnétco fênca d fluxo otóco, a coponnt quadatua da cont no tato * q é dada po 5.6. Etablcdo antdo contant o fluxo no oto, o bnáo pod contolado uncant pla coponnt d cont quadatua q. * * L T = ( q 5.6 ) * 3 p L ψ d 7

88 5. Método d Contolo da Máquna d Indução Poção θ do vcto d fluxo lgado no oto ψ Sndo o pncípo d funconanto do contolo po ontação d capo baado no conhcnto xacto da localzação do fncal dq, tona- ncáo dtna a poção θ do vcto d fluxo lgado no oto ψ. Ua pa olução, étodo dcto d contolo po ontação d capo, baa- na colocação d no d fluxo no ntfo da áquna d ndução, vlando- u étodo pouco pátco vto plca altaçõ contutva na áquna. Po outo lado, o étodo ndcto d contolo po ontação d capo, co a obvado d fluxo, congundo obt a gandza ptndda atavé da dção da vlocdad do oto da tnõ cont no tato [Pala, 999]. Rcondo à anál da gunda quação dfncal pnt 5., condando nula a coponnt do fluxo lgado no oto gundo o xo quadatua ψ q, t- a xpão 5.7 fnt à vlocdad do capo gant do tato lação ao oto ω l. Dlocando- o vcto d fluxo lgado no oto ψ à vlocdad d ncono ω, abndo qu ta é a oa da vlocdad do capo gant do tato lação ao oto ω l co a vlocdad léctca d otação do oto ω, a poção θ do fdo vcto d fluxo pod plnt obtda pla ntgação no tpo da vlocdad d ncono, 5.8. R L q ω l = ( 5.7) Lψ d t t ( ) t R Lq θ = = + = ( t) ωdt ω ωl dt ω + dt ( 5.8) L ψ d Dconhcndo- a voluçõ xacta d q ψ d, au- apoxaçõ qu conta no u valo d fênca. Abtou- paa o ntant ncal θ () =. Sndo a aplcação do obvado d fluxo dpndnt da vlocdad léctca d otação do oto ω do conhcnto do paâto L, L R, a quação 5.8 po ó não convg ncaant paa a vdada volução d θ (t), vto não conhcdo co go o paâto do odlo da áquna, ndo a xactdão da gandza dda ltada to pátco [Pala, 999] Sta tfáco d cont a aplca no tato Dtnada a localzação θ do fncal dq, paa o valo ptnddo da * d * q, a cont a tablc na tê fa do nolanto do tato coodnada a pod dtnada atavé da tanfoação do fncal dq paa o fncal abc. 7

89 5. Método d Contolo da Máquna d Indução Atndndo à atz d tanfoação 3.6, condando coo gandza a cont no nolanto do tato, a quação atcal 5.9 taduz a coponnt a *, b * c *, latva ao fncal abc, função da coponnt d * q *. * a * b * c = co π co θ 3 3 π co θ + 3 ( θ ) n( θ ) n θ n θ + π 3 π 3 * d * q * o ( 5.9) Condando a nxtênca d nuto na áquna aíncona, a oa da cont no nolanto do tato é nula, ndo poívl dpza a coponnt d quênca nula *, obtndo- a xpõ 5. a 5. paa a cont * a, * b, * c, a aplca ao nolanto do tato. * a * * = [ co( θ ) n( θ )] ( 5.) 3 d q * = * π co π b d θ q n θ ( 5.) * = * π co + π c d θ q n θ ( 5.) Equa d contolo alha abta O qua d contolo ndcto po ontação d capo pntado na fgua 5., aplcado a u ta conttuído pla áquna aíncona u convo dal capaz d po cont no tato co a volução djada, pt poduz o fluxo contant ψ d * o bnáo lctoagnétco T * olctado a cada ntant. Tata- d u coando cada abta qu podá ncluído dnto d alha fchada d contolo d outa gandza, coo po xplo vlocdad poção [Pala, 999]. Dtnada a coponnt d cont d fênca a *, b *, c * atavé do qua d contolo alha abta, pocd- à vfcação do o nt ta a coponnt dda a, b, c. O o ultant, aplcado a contolado d ht, pt obt o na d coando do convo contolado cont. 7

90 5. Método d Contolo da Máquna d Indução Fgua 5. Equa d contolo d bnáo fluxo alha abta [Pala, 999] Contolo ndcto po ontação d capo alha fchada Fgua 5.3 Equa d contolo po ontação d capo ndo nua alha fchada d contolo d vlocdad co contolado PI [Pala, 999] O contolo ndcto po ontação d capo é u étodo alha abta qu podá ncluído dnto d alha fchada d contolo d outa gandza. Tndo coo objctvo o contolo da vlocdad da áquna aíncona, o fdo étodo d contolo podá ncluído dnto d ua alha d contolo d vlocdad. 73

91 5. Método d Contolo da Máquna d Indução A utlzação d u contolado PI 6 alha fchada d vlocdad co o contolo po ontação d capo, fgua 5.3, poblta a obtnção d u nal d fênca latvo ao bnáo lctoagnétco, popoconal à volução da fênca d vlocdad. D nota a utlzação d u nvo d tnão contolado cont, capaz d po cont no tato co a volução djada Contolado Popoconal Intgal d Vlocdad Dnâca do Contolado PI A dnâca do contolado PI é taduzda pla quação 5.3, ndo K p K a coponnt d ganho popoconal ntgal, pctvant, (t) o o vfcado nt a vaávl d fênca a dda. Entnda- c(t) coo a aída do contolado PI, qu paa o cao concto, ptnd qu ja o nal d fênca d dtnada vaávl. c( t) = K ( t) + K ( ) dσ p t σ ( 5.3) A coponnt popoconal dpnd apna do o no ntant pnt t. No onto qu o o é anulado a ua acção dapac. O valo d K p avala a acção d contolo ob a ntalação po cada undad pnt no o, potvo ou ngatvo. Po u lado, a coponnt ntgal dpnd d todo o o acuulado no paado até ao ntant t actual. Eta coponnt dnâca ó tablza quando o o fo gual a zo. No ntanto, o co o nulo à ntada a coponnt ntgal pod fonc ua aída contant dfnt d zo Dnâca cânca da áquna d ndução Na áquna d ndução, a contant d tpo léctca ão no qu a contant cânca, ndo a dnâca léctca conquntnt a ápda. Aquando d ua vaação da condçõ d alntação, a apdz da dnâca léctca taduz- nua ápda vaação do bnáo lctoagnétco dnvolvdo, ndo a lnta no ntanto, a pota d vlocdad. A, a dnâca cânca au ua ao potânca fac á léctca, ndo dpzávl a dnâca léctca na concpção do contolado PI. 6 Contolado Popoconal Intgal 74

92 5. Método d Contolo da Máquna d Indução Atndndo à quação cânca da áquna d ndução, 4., vfca- a dpndênca nt o bnáo lctoagnétco dnvolvdo a volução da vlocdad. Sndo o bnáo lctoagnétco o bnáo d caga, a coo a vlocdad, dpndnt da vaávl tpo t, a fda quação pod toa a foa 5.4. ( t) dω T ( t) = J + Bω + dt ( t) T ( t) c ( 5.4) Rpntação da dnâca no doíno Rcondo ao cálculo opaconal, a anál do fdo ta dnâco é plfcada. A funçõ dfnda função da vaávl tpo t ão pntada função da fquênca coplxa, convtndo- a ntgação a dvação pl dvõ ultplcaçõ po, pctvant Nta xpõ ão condada nula a condçõ nca y() =. t TL y( ) d = Y( ) σ σ ( 5.5) dy( t) TL = Y ( ) dt ( 5.6) Pla tanfoaçõ anto, a quaçõ dfnca latva à dnâca cânca ao contolado PI, pctvant , ão dada pctvant po ω ( 5.7) T ( ) = J ( ) + Bω ( ) T ( ) + C( ) K p E( ) + K E( ) c = ( 5.8) O qua da fgua 5.3 pod ntão pntado plo dagaa quvalnt da fgua 5.4, taduzndo a xpõ anto no doíno da fquênca coplxa. Rlatvant ao fdo dagaa, pod dfnda a gualdad ω () * + - E() K p + K T () + - T c () J + B ω () Fgua 5.4 Dagaa d contolo d vlocdad alha fchada 75

93 5. Método d Contolo da Máquna d Indução E * ( ) = ω ( ) ω ( ) ( 5.9) T ( ) K p E( ) + K E( ) = ( 5.) Função d tanfênca do dagaa d contolo Analando o ta da fgua 5.4, t- a vlocdad d fênca ω ()* coo a vaávl a contola, xtndo gualnt ua ptubação, ob a foa do bnáo d caga aplcado T c (). Atndndo à fgua 5.5, a função d tanfênca ntada-aída dpzando a ptubação latva ao bnáo d caga T c () é dada po 5.. ω () * + - K p + K T () J + B ω () Fgua 5.5 Dagaa d contolo d vlocdad alha fchada anulando T c () ω ( ) ω * ( ) K K + p J + B = = K J + K p + J + B ( K p + K ) ( B + K p ) + K + ( 5.) Obvando a fgua 5.6 anulando a vlocdad d fênca ω ()*, a função d tanfênca ptubação-aída, dnonada nbldad, é dada pla xpão K p + K T () + - T c () J + B ω Tc () Fgua 5.6 Dagaa d contolo d vlocdad alha fchada anulando ω ()* ω Tc T ( ) c ( ) J + B = = K J + K p + J + B + ( B + K p ) + K ( 5.) 76

94 5. Método d Contolo da Máquna d Indução 77 A capacdad d jção da ptubação, 5.3, é obtda da azão nt a funçõ d tanfênca Analando a xpão 5.4, ultant d 5.3, vfca- qu o contolado PI pt dnu a nbldad fac à ptubação xtnt, no cao concto, o bnáo d caga aplcado T c (), auntando a lação ω ()/ ω Tc (). ( ) ( ) ( ) p p p c Tc K K B J K K B J K K T = * ) ( ) ( ) ( ) ( ω ω ω ( ) = ) ( ) ( ) ( ) ( * T K K c p Tc ω ω ω ( ).4 5 Rcondo à utlzação do ganho popoconal ntgal adquado, a ptubação latva ao bnáo d caga T c () pod condada dpzávl, ndo a função d tanfênca do ta d contolo taduzda po 5.. Eta pod taduzda na função d tanfênca 5.5. ( ) ( ) J K J K B J K K p p = ) ( ) ( * ω ω ( ).5 5 Paa anál da dnâca do ta d do pólo u zo, é convnnt pnta a função d tanfênca gundo 5.6, ond ω n é a fquênca natual ad/, D o facto d aotcnto, α ua contant latva ao poconanto do zo. ( ) * ) ( ) ( n n n n D D ω ω ω ω α ω ω = ( ).6 5 Ralzando a copaação nt , tona- poívl tablc a gualdad 5.7, , conquntnt dtna a fquênca natual ω n, 5.3, o facto d aotcnto D, 5.3, a contant α, 5.3.

95 5. Método d Contolo da Máquna d Indução n = K ω ( 5.7) J D = + n ( B K p ) J ω ( 5.8) K α D ωn = ( 5.9) K p n = K ω ( 5.3) D J ( B + K ) p = ( 5.3) K J JK α = ( 5.3) ( B + K p ) K p Contolo po ontação d capo alha fchada co contolo d fluxo lgado no oto ψ D odo a alza o gunto da fênca d fluxo lgado no oto, co- ao contolo alha fchada dta vaávl, utlzando u contolado PI, fgua 5.7. Coo fênca d fluxo, t- o valo nonal paa vlocdad nfo à vlocdad nonal d funconanto. Paa vlocdad upo co- ao nfaqucnto d fluxo, ndo a fênca d fluxo função da vlocdad d otação da áquna. * * ω + T PI - Contolado PI d Vlocdad Enfaqucnto d Fluxo ψ d f + - * q = 3 L p L d Fluxo * Ψ d PI Contolado PI T ψˆ q * d * Tanfoação Rfncal dq abc R Lq ω θ = ω + dt Lψˆ d p * d * * ψ d d = L θ θ a * b * c * a b c U DC Invo Tfáco ω ψˆ d Etado d Fluxo q d Tanfoação Rfncal abc dq Moto d Indução Fgua 5.7 Contolo po ontação d capo alha fchada co contolo d fluxo 78

96 5. Método d Contolo da Máquna d Indução No contolo alha fchada, é ncáo nua o valo da vaávl d contolo, co o ntuto d dtna o o fac à fênca. Dvdo à nxtênca d no d fluxo no ntfo da áquna, pocd- à tação do valo d fluxo lgado no oto. Sndo a apltud do fluxo lgado no oto dctant contolada pla coponnt dcta d cont tatóca d, a tação do fluxo é fctuada co ba na coponnt d dda no paâto contutvo da áquna aíncona Sta dfáco d cont dda no tato Conhcndo a localzação θ do fncal dq pocdndo à dção da cont a, b, c no nolanto do tato, tona- poívl obt a coponnt dda d cont tatóca no fncal dq, dcta quadatua, pctvant d q, atavé da tanfoação do fncal abc paa o fncal dq. Rcondo à tanfoação 3.5, condando coo gandza a cont no nolanto do tato, a quação atcal 5.33 taduz a coponnt d q função da coponnt a, b c. d q = co n 3 ( θ ) ( θ ) co θ n θ π 3 π 3 π co θ + 3 π n θ + 3 a b c ( 5.33) Condando a nxtênca d nuto na áquna d ndução, a oa da cont no nolanto do tato é nula, ndo poívl dpza a coponnt d quênca nula. A xpõ da cont d q, ão dada pla quaçõ = π co( θ ) + co θ co θ + π ( 5.34) d 3 a b + 3 c 3 π π = n( θ ) + n θ n θ + ( 5.35) q 3 a b + 3 c 3 Atavé da coponnt d é poívl ta u valo paa o fluxo lgado no oto, nquanto a coponnt q pt calcula a poção θ do vcto d fluxo lgado no oto, conquntnt do fncal dq. 79

97 5. Método d Contolo da Máquna d Indução Rfênca d fluxo lgado no oto Valo nonal d fluxo lgado no oto Dpzando a tênca fac à actânca do tato, a apltud do fluxo lgado no tato é dado coo função da apltud da tnão pl d alntação do nolanto do tato, da fquênca da cont no nolanto do o, U ψ = ( 5.36) ω Sndo o fluxo lgado no oto a vaávl d contolo, tona- ncáo dtna a copondênca nt ta vaávl o valo nonal d fluxo lgado no tato, d odo a qu vfqu a axzação do bnáo dnvolvdo. Atndndo à quação g taconáo, 4., paa o cao concto ψ q =, t Subttundo ta últa 5.5 obté Sndo 5.39 o valo ódulo do fluxo lgado no tato, 5.38 pod gualnt toa a foa 5.4. ψ q q = ( 5.37) Lσ T 3 L = p ψ dψ q ( 5.38) L Lσ d ψ ψ + ψ q = ( 5.39) T 3 L p L ψ L σ = d ψ ψ d ( 5.4) Condando o funconanto g taconáo, a coponnt dcta da cont tatóca é dada po 5.4, ndo 4. apntado na foa 5.4. Subttundo o facto d dpão σ plo valo d 4.6, t- a lação nt a coponnt dcta d fluxo lgado no tato co o oto, 5.4. Subttundo , t- o bnáo função da coponnt dcta d fluxo lgado no oto do ódulo do fluxo lgado no tato, ψ d L σ L = + ψ d ( 5.4) L L 8

98 5. Método d Contolo da Máquna d Indução d L ψ d L ψ = ( 5.4) T 3 L L = p ψ d ψ ψ d L Lσ L ( 5.43) Igualando a zo a dvada do bnáo função d fluxo lgado no oto, dtna- o valo dt últo qu axza o po, xpão Atndndo a , o valo nonal d fluxo lgado no oto é função do paâto contutvo da áquna d ndução L L, da tnão pl d alntação do tato U, da vlocdad nonal d ncono ω no, xpão ψ d L ψ L = ( 5.44) ψ d no L = ( 5.45) L ω U no Contolo na zona d nfaqucnto d fluxo A ltaçõ d tnão cont da áquna d ndução pctvo convo, poblta o aunto da vlocdad paa alé do u valo nonal, tngndo a capacdad d podução do áxo bnáo dponívl toda a gaa d vlocdad. Atndndo a 5.36, vto qu não dpõ d tnão upo à nonal, o aunto da vlocdad aca do valo nonal conquntnt da fquênca da cont no nolanto do tato, apna é alcançada atavé da dnução d fluxo. Pla quação 5.6, a fda dnução d fluxo plca u aunto da coponnt d cont q, paa dtnada fênca d bnáo lctoagnétco a dnvolv. U étodo convnconal d contolo cont aplca coo fênca d fluxo, o u valo nonal paa vlocdad nfo à vlocdad nonal d funconanto, xpão Na zona d nfaqucnto d fluxo, a fênca d fluxo lgado no oto é popoconal à lação ω no /ω, xpão 5.46, apntando ua caactítca co a vlocdad dêntca ao fluxo d agntzação ψ, fgua 4.8. ψ d no L L no = = ( 5.46) U ω no ω ω L L U ω 8

99 5. Método d Contolo da Máquna d Indução Etado d fluxo lgado no oto No cálculo da coponnt dcta d *, ponto 5..., fo audo o funconanto g taconáo, ndo o fluxo lgado no oto condado contant. E g dnâco, o fluxo lgado no oto volu gundo ua dnâca taduzda pla quação dfncal d pa od 5.3. Conhcndo a coponnt d cont dcta d d cont tatóca, tona- poívl ta o valo d fluxo lgado no oto ψ d t atavé do qua d contolo pnt na fgua 5.8. A tação do valo d fluxo poblta u lho dpnho do ta d contolo alha fchada. d L + /τ - dψ d t dt ψ d t Fgua 5.8 Etado d Fluxo Contolado Popoconal Intgal d Fluxo Dnâca do fluxo lgado no oto na áquna aíncona Na áquna aíncona, o fluxo lgado no oto volu gundo a dnâca taduzda pla quação dfncal 5.3. Sndo a cont tatóca o fluxo lgado no oto dpndnt da vaávl tpo t, a xpão 5.3 au a foa dψ d dt ( t) L ψ d ( ) ( t) = t ( 5.47) τ d τ Co o ntuto d tona o fluxo lgado no oto contant gual a u valo d fênca, a gualdad 5.4 vdnca o facto d t pod dctant contolado apna pla coponnt dcta d cont tatóca d *. A, no doíno tpoal t, 5.4 toa a foa * d ( t) ( t) = ( 5.48) * ψ d L 8

100 5. Método d Contolo da Máquna d Indução Rpntação da dnâca cânca no doíno Rcondo ao cálculo opaconal, a dnâca d fluxo lgado no oto é dada pla quaçõ ψ d L ψ d ( ) ( ) ( ) = ( 5.49) τ d τ * d ( ) ( ) = ( 5.5) * ψ d L Condando coo apoxação na dnâca d contolo, o gunto da coponnt d fac à fênca d *, a quaçõ , a quação 5.8 aocada à dnâca do contolado PI, pt pnta o dagaa d contolo do fluxo lgado no oto, fgua 5.9, no doíno da fquênca coplxa. ψ + E() K ψ * d f () K p + d () d () L ψ d t ( ) L - τ + Fgua 5.9 Dagaa d contolo do fluxo lgado no oto alha fchada Dvdo à pobldad d dda d fluxo lgado no oto, ta vaávl é tada d acodo co Rlatvant ao dagaa anto, pod dfnda a gualdad E ( ) =ψ ( ) ψ ( ) ( 5.5) d f d ( ) = K p E( ) + d t K E( ) * ψ ( 5.5) Função d tanfênca do dagaa d contolo Analando o ta da fgua 5.9, toando condação a vaáv d ntada aída, t- a função d tanfênca, Eta pod taduzda na função d tanfênca ψ ψ d t d f ( ) ( ) K L K p + L τ + = K L + K p + L τ + = τ ( K p + K ) + ( + K p ) + K ( 5.53) 83

101 5. Método d Contolo da Máquna d Indução ψ ψ d t d f ( ) = K K ( ) + ( + K ) p K + τ K p + τ τ ( 5.54) Paa anál da dnâca do ta d do pólo u zo, tona- a convnnt pnta a função d tanfênca gundo 5.6. Ralzando a copaação nt , tona- poívl tablc a gualdad 5.55, , obtndo- conquntnt a fquênca natual ω n, 5.58, o facto d aotcnto D, 5.59, a contant α, 5.6. K ( n 5.55 ) τ ω = Dω + ( ) n K p τ = ( 5.56) K α D ωn = ( 5.57) K p K ω n = ( 5.58) τ D ( + K ) p = ( 5.59) K τ ( + K p ) K p τ K = α ( 5.6) 84

102 6. Iplntação Rultado 6. Iplntação Rultado 6.. Iplntação Matlab/Sulnk Rcondo ao oftwa Matlab/Sulnk 7.5., pocdu- à plntação do contolo d vlocdad da áquna aíncona, atavé do contolo ndcto po ontação d capo Caactítca da Máquna Aíncona Na plntação Matlab/Sulnk do fdo étodo d contolo, co- à utlzação d u odlo da áquna aíncona co a gunt caactítca: Potênca Nonal (P n ): kw (5 cv) Tnão Nonal d Alntação (U no ): 4 V Fquênca Nonal (f no ): 5 Hz Vlocdad Nonal (N no ): 487 RPM Indutânca Mútua (L ):,38 H Rtênca do Etato (R ):,55 Ω Indutânca d Dpão do Etato (Ll ):,6 H Rtênca do Roto duzda ao Etato (R ):,3 Ω Indutânca d Dpão do Roto duzda ao Etato (Ll ):,6 H Monto d Inéca (J):,3 kg. Cofcnt d Atto Vcoo (B):,54 N.. Núo d Pa d Pólo (p): Roto do tpo Gaola d Equlo 6... Algoto d contolo ndcto po ontação d capo Tndo conta a anál tóca fctuada no capítulo cnco dt docunto, a plntação Matlab/Sulnk do étodo d contolo ndcto po ontação d capo nconta- pntado no Anxo A.. Et ódulo apnta coo vaáv d ntada a fênca a dção da vlocdad cânca d otação da áquna aíncona, a coo a cont dda no nolanto tfáco do tato. Coo aída t- o pulo d coando da gat do IGBT do nvo tfáco. 85

103 6. Iplntação Rultado 6... Rfênca d Fluxo Atavé d 5.45, gundo a caactítca da áquna aíncona, ponto 6..., a fênca d fluxo lgado no oto paa vlocdad nfo à vlocdad nonal d funconanto, apnta o valo gunt. ψ d no =, 59 Wb Na zona d nfaqucnto d fluxo a fênca d fluxo lgado no oto volu nvant co o aunto da vlocdad d otação, xpão 5.46, dnundo o u valo latvant ao valo aca apntado, gundo a hpébol ω no /ω Dnonanto do contolado PI d Fluxo D odo a obt ua pota ápda d fluxo lgado no oto ob-lvação, o ta dvá ctcant aotcdo, ndo D =. Sgundo a xpão 5.6, paa u facto d aotcnto untáo, o ta pou u pólo duplo p, = -ω n. Atndndo à função d tanfênca latva ao dagaa d contolo d fluxo lgado no oto, 5.53, vfca- a xtênca d u zo z = -K /K p, dpndnt do paâto do contolado PI. O paâto do contolado PI ão dtnado dfnndo o canclanto da dnâca do zo co u do pólo, ptando a condção 6.. Subttundo 6. na xpõ , t K K ω n = ( 6.) K p K K τ p = ( 6.) ( K ) τ = + p ( 6.3) K p Rolvndo tndo coo ncógnta o paâto do contolado PI, t- o paâto K p K qu pta a condção dfnda. Rcondo a 4.5, vto qu a ndutânca pópa do oto é a oa da ndutânca d dpão co a ndutânca útua, pla caactítca pnt no ponto 6... é poívl obt o ganho ntgal K. K p = K =, 6 τ = 86

104 6. Iplntação Rultado Paa ta ctcant aotcdo, o tpo d tablcnto a 5% é dado pla apoxação 6.4 [Alda, 7]. Atavé d 5.58 é poívl calcula o valo da fquênca natual, ndo o tpo d tablcnto a 5% da pota d fluxo lgado no oto, apntado gudant. D nota qu não convé co a pota d fluxo uto ápda, vto qu a vaação dta vaávl t plcaçõ dcta na coponnt dcta d cont d. t 4.8 ω ( 5% ) ( 6.4) ( 5% ) 4, gundo t 36 n Dnonanto do contolado PI d Vlocdad Analando a xpão 5.4, a capacdad d jção da ptubação ntoduzda plo bnáo d caga T c na pota d vlocdad pod auntada paa paâto K p K do contolado PI lvado. Atndndo à função d tanfênca 5., condando coo no ponto 6..., u ta ctcant aotcdo co pólo duplo p, = -ω n, u zo z = -K /K p cuja dnâca é canclada po u do pólo, a fda condção é alcançada paa paâto do contolado PI d ua od d gandza duzda, plcando ua pquna capacdad d jção da ptubação. Não ndo convnnt u ta ub-aotcdo caactzado po ua pota oclatóa co ob-lvação, opta- po u ta ob-aotcdo co facto d aotcnto upo a u do pólo a. O aunto do facto d aotcnto aca d u plca qu o pólo da função d tanfênca 5.6, p p, dloqu pctvant paa nfnto, ndo condada a apoxaçõ [Alda, 7]. p ωn D ( 6.5) ( 6.6) p Dωn Abtando a localzação do pólo,, o valo d facto d aotcnto D fquênca natual ω n qu pta o fdo ctéo ão o ndcado. p =, p = D = 5, 8 ω n = 3,6 ad / 87

105 6. Iplntação Rultado Atavé do zo localzado z = -K /K p, a lnta dnâca do pólo p pod canclada. Pocdndo à ubttução da xpõ na apoxação 6.5, paa valo duzdo d cofcnt d Atto Vcoo B, t p K ( 6.7) K p Atavé d , condando a caactítca do ponto 6.., a coo o valo d facto d aotcnto D fquênca natual ω n, t- o gunt paâto do contolado PI. K = 9,95 K = 3 p A capacdad d jção da ptubação ntoduzda plo bnáo d caga T c pod condada atfatóa, tndo conta a od d gandza lvada do paâto obtdo. Paa o valo d facto d aotcnto fquênca natual obtdo, gundo a xpão 6.8 latva ao tpo d tablcnto a 5% ta ob-aotcdo [Alda, 7], t- o gunt tpo d tablcnto da pota d vlocdad. t 3 Dω ( 5% ) ( 6.8) ( 5% ), gundo t 6 n O tpo duzdo d tablcnto vfcado plca vaaçõ uto ápda d vlocdad, taduzndo-, gundo a quação cânca da áquna d ndução, 4., buca vaaçõ no bnáo lctoagnétco. Coo a lvada capacdad d jção da ptubação plca pota ápda, co- a u ltado d dclv no nal d fênca d vlocdad, ptndo qu ta va no áxo, 5 otaçõ po nuto duant u gundo, dnundo a apdz da pota d vlocdad Contolado d Ht O contolado d ht utlzado na vfcação do o nt a coponnt d fênca dda da cont no tato, caactza- po pou ua banda d ht d Ap. 88

106 6. Iplntação Rultado Modlo Iplntado Invo Tfáco alntado po conjunto Font d Alntação Tfáca Altnada Rctfcado Tfáco Iplntação do odlo No anxo A pnta- a plntação Matlab/Sulnk, do odlo d contolo da áquna aíncona paa nvo tfáco alntado po conjunto Font d Alntação Tfáca Altnada - Rctfcado Tfáco Rctfcado tfáco não contolado D odo ctfca a tnão tfáca altnada d alntação nua tnão contínua, co à utlzação d u ctfcado tfáco não contolado conttuído po díodo, coo lutado na fgua 6.. Na aída do pctvo ctfcado nconta- u condnado d fltag, C F, d odo a ala a tnão d aída. + A B C D D 3 D 4 D 6 D 5 D C F U DC Fgua 6. Rctfcado tfáco não contolado conttuído po dodo condnado d fltag - Paa o ta tfáco d tnõ na ntada do ctfcado, fgua 6. (a), t- na aída a foa d onda pntada na fgua 6. (b). O condnado d fltag va povoca u alanto dta últa, ndo o valo édo da tnão na aída do conjunto ctfcado tfáco/condnado, calculada pla xpão 6.9. Sabndo o píodo da foa d onda da fgua 6. (b), qu o valo áxo da tnão altnada U ax, lacona atavé d 6. co o valo d tnão copota d alntação da font U c, a tnão éda no baanto é dada po 6.. U d = T T / U ax T / n ( ωt + ϕ) dωt ( 6.9) 89

107 6. Iplntação Rultado U U c ax = ( 6.) 3 U π = ( 6.) DC U c Fgua 6. Foa d onda da tnõ na ntada (a) aída (b) do ctfcado [Bo, ] Paa o valo édo da tnão contínua d alntação do nvo tfáco d 4 V, a tnão copota foncda pla font d alntação tfáca, aplcando 6., dvá apnta o valo gunt. U c 96V Dnonanto do Condnado d Fltag No cálculo do condnado d fltag, tona- ncáo dtna a pdânca quvalnt po fa da áquna d ndução. Pla fgua 4.3, dpzando a tênca d agntzação, t- a xpão 6.. Z q = R + jω L R ' + S ω Ll + ( 6.) R ' + jω ( L + L ') j S jω L l l ' O étodo d contolo utlzado plca a vaação da fquênca da cont no nolanto do tato conquntnt do coganto. Condando a condçõ nona d funconanto pnt no ponto 6.., o coganto dtnado atavé da xpão 4., t- o valo da pdânca quvalnt po fa da áquna d ndução. 9

108 6. Iplntação Rultado S =,87 Z q =,33 8,9 º Ω No dnonanto do condnado d fltag, é condada a contant d tpo d caga dcaga do o, xpão 6.3. Eta dpnd qu da capacdad do condnado, qu do ódulo da pdânca quvalnt do ccuto ao tna do qual nconta o condnado. D nota qu a pdânca do nvo tfáco pod dpzávl. τ = Z C ( 6.3) q F Quanto ao a contant d tpo do condnado latvant ao píodo da foa d onda da tnão d aída do ctfcado, fgua 6. (b), a pfto tona o alanto. Sndo o píodo dta foa d onda /6 do píodo da tnão d alntação, fgua 6. (a), a contant d tpo do condnado dv up a gunt condção. τ >>,33 gundo Etpulando τ =, gundo, t- gundo 6.3 o poto valo d capacdad. D nota a nxtênca d condnado d tal capacdad qu upot tnõ da od do 4V, xtndo paa a tnão fda, condnado d no áxo 6 F. Pod no ntanto utlza condnado paallo, d odo a pfaz a capacdad ptndda. C F = 75F Ccuto Dnâco d Tavag Duant o poco dnâco d tavag a áquna aíncona funcona coo gado, ndo a nga léctca gada no u tna convtda paa odo contínuo atavé do nvo qu funcona ntão coo ctfcado, nvtndo- a cont no baanto contínuo. Coo a cont não flu atavé do ctfcado, caga o condnado C F, auntando a nívl d tnão no baanto. O ccuto dnâco d tavag, fgua 6.3, t coo funconaldad dpa na tênca R, a nga gada pla tavagn ou daclaçõ da áquna aíncona. 9

109 6. Iplntação Rultado + + C R - IGBT D - Fgua 6.3 Ccuto Dnâco d Tavag O o vfcado nt a tnão contínua no baanto a fênca ptndda d 4V, é aplcado a u contolado PI, ognando u nal qu copaado co ua potadoa, ogna o pulo d coando do IGBT (odulação po lagua d pulo). Quanto ao o o vfcado, ao a lagua do pulo d coando, conquntnt ao o tpo qu o IGBT nconta à condução, dpando ua ao nga na tênca R. Sgundo [Dynac Rto], o áxo valo da tênca dnâca d tavag R pod calculada condo a 6.4, qu P b é o pco d potênca vfcado duant a tavag, 6.5. R U DC ax = ( 6.4) P b ω ax P b dω J dt = ( 6.5) Coo dfndo no ponto , o ltado d dclv utlzado plca ua vaação contant d vlocdad d 5 otaçõ/nuto/gundo, ou analogant, 6,8 ad/, ndo t valo ntnddo coo a aclação angula. O étodo d contolo utlzado, aocado ao nfaqucnto d fluxo poblta vlocdad áxa da od d 3 a 4 vz o valo d vlocdad nonal d funconanto. Aundo ua vlocdad áxa da od do 45 RPM, ou analogant, 47,4 ad/., paa a contant d néca dada no ponto 6... t- o áxo pco d potênca vfcado duant a tavag, conquntnt a áxa tênca dnâca d tavag a utlza. P b = 8, 375 kw R ax = 5, 64Ω 9

110 6. Iplntação Rultado Invo Tfáco alntado po conjunto Bata Convo DC/DC d do quadant Iplntação do odlo No anxo A3 luta- a plntação Matlab/Sulnk, do odlo d contolo da áquna aíncona paa nvo tfáco alntado po conjunto Bata - Convo DC/DC d do quadant Bata Na plntação Matlab/Sulnk é utlzado u odlo d bata co a gunt caactítca: Tpo d Bata: Hdato Mtálco d Níqul (NIMH) Tnão Nonal (U Bat ): V Capacdad: 5 Ah Etado d caga ncal (SoC): % Convo CC/CC d do quadant A aplcabldad da áquna aíncona a vículo léctco plca, paa alé do funconanto coo oto, gualnt o d gado, xtndo u fluxo d nga da font ngétca paa a áquna, ou vc-va. Utlzando a bata coo font d nga, xt a pobldad d aaznanto d nga po pat dta, aquando do funconanto da áquna coo gado. O convo CC/CC d do quadant, fgua 6.4, poblta o fluxo d cont no do ntdo, antndo a tnão p potva. No ntdo da bata paa a áquna aíncona o convo CC/CC funcona coo lvado d tnão, funconando coo duto d tnão no ntdo opoto, ptndo utlza ua bata d tnão nonal nfo à tnão ncáa ao tna do nvo tfáco. O IGBT Q o dodo D conttu o convo lvado, nquanto o IGBT Q o dodo D conttu o convo duto, ndo abo o convo contolado ultanant, altnando o IGBT Q Q nt no tado d fcho abtua, duant ntvalo d tpo b dfndo. Na fgua 6.5 (a) (b) quatza- paa o píodo d contolo T, a foa d onda latva ao funconanto do convo CC/CC coo lvado duto d tnão, pctvant. 93

111 6. Iplntação Rultado + Q D C + LA L LB C U DC U Bat - Bata Q D - Fgua 6.4 Convo CC/CC d do quadant Q Q t t Q t t Q δ T T LA δ T T LB I I I I C Bat u L u L U Bat U DC U Bat U Bat U DC (a) -U Bat (b) Fgua 6.5 Foa d onda latva ao funconanto do convo CC/CC coo lvado (a) duto (b) d tnão Rlatvant ao contolo do IGBT, o o vfcado nt a fênca ptndda d 4V a tnão contínua no baanto, é aplcado a u contolado PI, ognando u nal qu copaado co ua potadoa, ogna o pulo d coando do IGBT (odulação po lagua d pulo). Quanto ao o o vfcado, ao a lagua do pulo d coando do IGBT Q, conquntnt no á a lagua do pulo d coando do IGBT Q. 94

112 6. Iplntação Rultado Rlação ntada-aída d tnõ A lação d tnão ntada-aída paa o funconanto do convo coo lvado d tnão, pod obtda condo à lação nt a cont a tnão na bobna, 6.6., a coo à foa d onda da fgua 6.5 (a). Condando a apoxação 6.7, paa o ntvalo t = t, t- a xpão 6.8 latva à vaação d cont na bobna I = I I. Paa o ntvalo t = t, a vaação d cont na bobna é dada po 6.9. u U I = dl L dt = ( 6.6) L d L dt I t ( 6.7) U I = L Bat t ( 6.8) Bat L U ( 6.9) DC t Igualando 6.8 a 6.9, abndo qu t = δ T t = (-δ )T, t- a lação 6. nt a tnão da bata a tnão contínua no baanto, dpndnt da lagua do pulo d coando do IGBT Q, δ. U Bat U = ( 6.) DC ( ) δ No funconanto do convo coo duto d tnão, condo a 6.6, à apoxação 6.7, à foa d onda pnt na fgua 6.5 (b), t- paa o ntvalo t = t t = t pctvant a xpõ Da gualdad nt ta paa t = (-δ )T t = δ T, t- 6.3, dpndnt da lagua do pulo d coando do IGBT Q, δ. Altnando o IGBT Q Q nt no tado d fcho abtua, a lação nt a lagua do pulo d coando dt é dada po 6.4, ptndo conclu qu ndpndntnt do odo d funconanto do convo CC/CC, lvado ou duto, a tnão da bata a tnão contínua no baanto antê- apoxadant contant co ua lação b dfnda nt la. U I = L ( 6.) U I = Bat t DC L U ( 6.) Bat t 95

113 6. Iplntação Rultado = δ ( 6.3) U Bat U DC = ( 6.4) δ δ Dnonanto da Bobna No dnonanto da bobna pod condado tanto o funconanto do convo coo lvado ou duto d tnão, ndo dêntco o ultado obtdo. Optando plo odo lvado, a pat d é poívl dtna o píodo fquênca d contolo do na d coando do IGBT, Rolvndo od a L, t- a xpão d cálculo da bobna, 6.7, dpndnt da tnõ d ntada aída do convo, fquênca d contolo ondulação na cont. T f DC + t = L I ( 6.5) U ( U U ) = t = T U = L I L Bat Bat U DC ( U U ) U DC DC Bat Bat ( 6.6) U Bat ( U DC U Bat ) = ( 6.7) IfU DC Paa o paâto dfndo gudant, t- o gunt valo d ndutânca da bobna. U DC = 4 V U Bat = V I = A f = khz L = 5 H Dnonanto do Condnado d aída No dnonanto do condnado d aída C apna t nt o funconanto coo lvado d tnão. Etando o IGBT Q à condução, o convo nconta- dvddo do ccuto, fgua 6.6, ndo a tnão d aída antda plo condnado C, qu dcaga pat da nga aaznada, dnundo o nívl d tnão, ndo ngatva a cont atavé dt. A tnão na caga anté- potva, a coo a cont qu duant t ntvalo é gual à cont no condnado. Quando Q tá ao cot, pat da cont do nduto L caga o condnado, auntando o u nívl d tnão. 96

114 6. Iplntação Rultado Condando dnuta a vaação na tnão d aída, a cont na caga pod condada contant to do u valo édo, ndo 6.8 a cont no condnado. Vto qu a tnão no condnado é dêntca à tnão d aída, a lação nt tnão cont no condnado, 6.9, pod dada po U Bat - Bata L L Q + u c - C C Z q + u - Fgua 6.6 Ccuto quvalnt do convo tando apna Q à condução c u = o = ( 6.8) Z q du C dt c c = ( 6.9) du C dt c = ( 6.3) Pla apoxação 6.3, paa o ntvalo t =t =δ T qu Q nconta à condução, t pla gualdad nt , a vaação da tnão na aída U, 6.3. Rolvndo od a C, t- a xpão d cálculo do condnado d aída, 6.33, podndo gualnt dfnda função da fquênca d contolo do IGBT, du dt u t ( 6.3 ) u δ T u = ( 6.3) Z C C C u u q T = ( 6.33) u u δ Z q = ( 6.34) δ Z q f 97

115 6. Iplntação Rultado Paa o paâto dfndo gudant, t- o gunt valo d capacdad do condnado C. D nota qu a vaávl u dfnda coo tnão na caga é paa o cao concto, a tnão no baanto contínuo U DC. A lagua do pulo d coando do IGBT Q, δ, pod calculada gundo 6.. u = U DC = 4 V U bat = V δ =,5 U = V f = khz Z q =,33 Ω C = 7,5 F Sulação Sulação do odlo Vlocdad áxa d funconanto O étodo d contolo utlzado, aocado ao nfaqucnto d fluxo poblta a obtnção d vlocdad áxa da od d tê a quato vz o valo d vlocdad nonal d funconanto. Dt odo, pocd- à ulação aundo a fênca d vlocdad áxa tê vz upo à vlocdad nonal d funconanto. Paa o paâto d ulação abaxo ndcado, obtva- o ultado pnt no Anxo B... Tpo d aotag da ulação: cogundo; Tpo d ulação: 45 gundo; Rfênca d vlocdad RPM = [45 ] paa tpo gundo = [4 4]; O ultado vfcado vdnca a capacdad d alcança vlocdad tê vz upo à vlocdad nonal d funconanto, xtndo u gunto pfto da fênca d vlocdad. O étodo d contolo na zona d nfaqucnto d fluxo vlou- atfatóo, vfcando- a dnução d fluxo lgado no oto co aunto d vlocdad aca do gundo, ntant a pat do qual a vlocdad upou o valo nonal d funconanto. 98

116 6. Iplntação Rultado Pla xpão 5.6, paa dtnado bnáo d fênca a dnvolv, a dnução d fluxo lgado no oto paa vlocdad upo à vlocdad nonal d funconanto plca o aunto da coponnt d cont no tato * q. Apa da dnução da coponnt * * d laconada co o fluxo lgado no oto, o aunto da coponnt q taduz- no aunto da cont no nolanto no tato. Na daclação d 45 RPM até à paag, a potênca dnvolvda é ngatva, vdncando o funconanto da áquna aíncona coo gado, auntando o nívl d tnão no baanto contínuo. Et aunto d tnão é ltado plo ccuto dnâco d tavag, qu poblta a dpação d gand pat da nga gada nt poco Anál d g d vlocdad Nt ponto alza- a ulação paa dvo g d vlocdad, avalando o funconanto da áquna aíncona na aclaçõ daclaçõ, fctuada paa vlocdad nfo upo à vlocdad nonal d funconanto. Paa o paâto d ulação abaxo ndcado, foa alcançado o ultado pnt no Anxo B... Tpo d aotag da ulação: cogundo; Tpo d ulação: 35 gundo; Rfênca d vlocdad RPM = [ ] paa tpo gundo = [4 5 8]; O ultado vfcado vdnca a dpndênca nt a apltud fquênca da cont no nolanto do tato, pctvant paa co o bnáo dnvolvdo vlocdad d funconanto. Rgtou- anda u cocto gunto da fênca d vlocdad, qu na zona d nfaqucnto d fluxo, qu paa vlocdad nfo à vlocdad nonal d funconanto. Duant a daclaçõ, o bnáo a coo a potênca dnvolvda ão ngatvo, vdncando o funconanto da áquna aíncona coo gado. A nga gada duant t píodo d funconanto é dpada pla tênca do ccuto dnâco d tavag, ltando o aunto d tnão no baanto contínuo. D alça anda o aunto d bnáo dnvolvdo co o aunto d vlocdad, dvdo à xtênca d atto vcoo, pacla Bω na xpão

117 6. Iplntação Rultado Anál d g d vlocdad paa bnáo d caga aplcado Coo alzado no ponto , anala- o funconanto paa dvo g d vlocdad, a tndo conta o bnáo d caga. Na aplcação da áquna aíncona a vículo léctco, o bnáo d caga taduz a condçõ d lvo, ndo a ubda dcda, copondnt pctvant, a bnáo d caga potvo ngatvo. Sgundo o paâto d ulação gudant ndcado, obtva- o ultado pnt no Anxo B..3. Tpo d aotag da ulação: cogundo; Tpo d ulação: 35 gundo; Rfênca d vlocdad RPM = [ ] paa tpo gundo = [4 5 8]; Rfênca d bnáo d caga N. = [5-3] paa tpo gundo = [4 5]; Paa bnáo d caga aplcado, alcançaa- ultado lhant ao vfcado no ponto , ndo apna d alça o lgo aunto d bnáo dnvolvdo cont no tato paa bnáo d caga potvo, vfcando- o nvo no qu pta ao bnáo dnvolvdo, quando aplcado bnáo d caga ngatvo. O gunto da fênca d vlocdad é dêntco ao cao ond o bnáo d caga aplcado é nxtnt, ndo poívl conclu ob o cocto dnonanto do paâto do contolado PI d vlocdad fctuado no ponto Lt d vlocdad paa fluxo nonal no oto Slant ao fctuado no ponto , a co ao étodo d nfaqucnto d fluxo, alza- a ulação co o ntuto d vfca a pobldad d alcança ua vlocdad tê vz upo à vlocdad nonal d funconanto, tndo coo fênca d fluxo no oto, o u valo nonal paa qualqu gaa d vlocdad. A fda ulação fo fctuada tndo conta o paâto gunt, obtndo- o ultado pnt no Anxo B..4. Tpo d aotag da ulação: cogundo; Tpo d ulação: 5 gundo; Rfênca d vlocdad RPM = [45] paa tpo gundo = [4];

118 6. Iplntação Rultado Mantndo contant o fluxo no oto paa qualqu gaa d vlocdad, t- ua ltação na vlocdad áxa latvant ao ponto , tndo apna do poívl fctua o gunto da fênca d vlocdad até póxo do 3 RPM. A conclu ob a potânca do étodo d nfaqucnto d fluxo, paa vlocdad upo à vlocdad nonal d funconanto Sulação do odlo Vlocdad áxa d funconanto Paa o paâto d ulação abaxo ndcado, aundo ua vlocdad áxa 3 vz upo à vlocdad nonal d funconanto, obtva- o ultado pnt no Anxo B... Tpo d aotag da ulação: cogundo; Tpo d ulação: 45 gundo; Rfênca d vlocdad RPM = [45 ] paa tpo gundo = [4 4]; Copaatvant ao ponto , foa obtdo ultado lhant, xtndo u cocto gunto da fênca d vlocdad. A tnão d alntação do nvo é patcant contant d valo apoxado d 4 V, vdncando a capacdad do convo DC/DC lva a tnão nonal d V da bata. Nt odlo, a nga gada duant o poco d daclação é utlzada paa caga a bata, auntando o tado d caga da a. Tal é poívl pla utlzação do convo DC/DC, qu poblta o fluxo bdcconal d nga. D nota a dnução do tado d caga da bata duant o poco d aclação, dvdo ao pddo d cont fctuado pla áquna aíncona Anál d g d vlocdad Slant ao ponto , foa obtdo paa t odlo o ultado lutado no anxo B.., tndo conta o gunt paâto d ulação. Tpo d aotag da ulação: cogundo; Tpo d ulação: 35 gundo; Rfênca d vlocdad RPM = [ ] paa tpo gundo = [4 5 8];

119 6. Iplntação Rultado O ultado obtdo na ulação dt odlo ão dêntco ao gtado no ponto , dfncando- apna no apovtanto pla bata, da nga gada na daclaçõ. O conjunto bata - convo DC/DC aocado ao contolo ndcto po ontação d capo, poblta a obtnção d ultado atfatóo paa dfnt g d vlocdad, alçando a ua aplcabldad vículo léctco. A tnão d alntação do nvo anté- contant, apntando apna pquna vaaçõ no ntant nca d vaação d vlocdad Anál d g d vlocdad paa bnáo d caga aplcado Tal coo alzado no ponto , foa alcançado paa t odlo, o ultado pnt no anxo B..3, aundo o gunt paâto d ulação. Tpo d aotag da ulação: cogundo; Tpo d ulação: 35 gundo; Rfênca d vlocdad RPM = [ ] paa tpo gundo = [4 5 8]; Rfênca d bnáo d caga N. = [5-3] paa tpo gundo = [4 5]; Atndndo ao ultado vfcado, conclu- qu o bnáo d caga nada alta o gunto da fênca d vlocdad, altando apna o bnáo dnvolvdo, a coo a cont no nolanto do tato, dctant laconada co t. D nota qu o tpo d caga ou dcaga da bata, nconta dctant laconado co o ódulo do bnáo dnvolvdo.

120 6. Iplntação Rultado 6.. Iplntação pátca 6... Caactítca da Máquna Aíncona Na plntação pátca do étodo d contolo ndcto po ontação d capo, co à utlzação d u oto aíncono co a gunt caactítca: Potênca Nonal (P n ):, kw Tnão Nonal d Alntação (U no ): 38 V Cont Nonal (I no ):,5 A co φ:,9 Fquênca Nonal (f no ): 5 Hz Vlocdad Nonal (N no ): 83 RPM Núo d Pa d Pólo (p): Roto do tpo Gaola d Equlo 6... Enao da Máquna Aíncona Co o ntuto d dtna algun paâto ncáo à plntação do étodo d contolo da áquna aíncona, fctua- dvo nao à áquna aíncona Rlação d tanfoação Paa a dtnação da lação d tanfoação, ão fctuado do nao dtnto. Nu po nao, aplcando ua tnão altnada nuodal ao nolanto do tato, pocd- à dção da tnão nt o ané do oto, ncontando- a áquna paada co o nolanto do oto abto. Paa o gunt valo d tnão copota aplcada ao tato dda no oto, a lação d tanfoação, xpão 6.35, toa o valo dado po N. U tato N = ( 6.35) U oto Tnão aplcada ao tato U tato = 35 V Tnão dda no oto U oto = 46 V N =,955 3

121 6. Iplntação Rultado D odo a tona a lação d tanfoação a a pca poívl, fctua- u gundo nao aplcando ua tnão altnada nuodal ao oto, dndo o copondnt valo d tnão no tato. Paa o gunt valo d tnão copota aplcada ao oto dda no tato, a lação d tanfoação toa o valo dado po N. Tnão aplcada ao oto U oto = 34 V Tnão dda no tato U tato = 7 V N =,97 Sgundo o anual do oto aíncono tfáco D Lonzo DL, a lação d tanfoação pod calculada pla éda goétca do ultado obtdo cada u do nao anto, xpão 6.36, obtndo- o valo gunt Rtênca do tato N = ( 6.36) N =,94 N N A tênca do tato pod dtnada atavé da njcção d cont contínua, dção da conqunt quda d tnão. Paa o gunt valo d tnão cont ddo, t- o gunt valo d tênca do tato. Tnão dda no tato U = V Cont dda no tato I = 4,7 A R = 4,8 Ω Enao vazo No nao vazo, aplcando ao tato a tnão nonal d alntação, coloca- a áquna a oda qualqu caga cânca aplcada ao vo. Nta condçõ, a áquna oda apoxadant à vlocdad d ncono, condando- nulo o coganto S, plo qu R /S. Condando o ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona, fgua 4.5, a pdânca dda nt nao copond patcant à pdânca d agntzação Z, fgua 6.7, ndo poívl dtna a ndutânca útua L. 4

122 6. Iplntação Rultado I I R jω L l jω L l U R jω L Fgua 6.7 Ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona paa o nao vazo Paa u valo nonal d tnão copota d alntação d 38 V, foa vfcado o gunt valo ddo paa a cont potênca vazo. Atndndo à xpõ 6.37 a 6.39, é poívl dtna o valo d ndutânca útua. U no (V) I (A) P (W) Z (Ω) co ϕ ω L (Ω) L (H) 38, ,83,43 9,5,634 Z U U no = Z = = ( 6.37) I 3I co ω L P ϕ = ( 6.38) 3U Z nϕ no I = ( 6.39) Enao cuto-ccuto No nao cuto-ccuto, o oto é antdo óvl, ndo o tato alntado à fquênca nonal po ua tnão duzda, d odo a vta pda xcva. Nta condçõ o coganto S é untáo, plo qu R ( - S) /S =. Condando o ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona, fgua 4.3, a pdânca Z cc dda nt nao copond à é do ao longtudnal d ntada, co o paallo do outo do, fgua 6.8. Adtndo qu o ao d agntzação t pdânca uto ao qu o ao longtudnal fnt ao oto, a cont d agntzação é dpzávl fac à quvalnt do oto, ultando paa a pdânca d cuto-ccuto, xpão 6.4, a é do do ao longtudna. cc ' ' ( L L ) Z R + R + j + = ω ( 6.4) l l 5

123 6. Iplntação Rultado R I I jω L l I jω L l R U R jω L Fgua Ccuto quvalnt po fa da áquna aíncona paa o nao cuto-ccuto Paa u valo d tnão copota d 5 V aplcado ao nolanto do tato, foa vfcado o gunt valo ddo paa a cont potênca cuto-ccuto. Atndndo à xpõ 6.4 a 6.44, dtna- o a ndutânca d dpão do tato, a coo a tênca ndutânca d dpão do oto duzda ao tato, ndo condada gua a ndutânca d dpão latva ao tato oto. A gandza fnt ao oto pod obtda da gandza duzda ao tato, pla lação d tanfoação obtda no ponto 6..., xpõ Z cc U = = ( 6.4) I cc U 3I cc U (V) I cc P cc Z cc co = P cc ϕ ( 6.4) 3UI cc ' R + R = Z coϕ ( 6.43) ω cc ( L L ) Z nϕ + ' ( 6.44) l l = co R + R ω (L l + L l ) (A) (W) (Ω) ϕ (Ω) (Ω) (Ω) (Ω) (H) (H) (Ω) (H) cc R R L l L l R L l 5,5 48,55,68 7,89 8,43 4,8 3, , Contant cânca da áquna aíncona A obtnção xpntal da contant cânca, onto d néca J cofcnt d atto vcoo B, taduz- ultado pco, aundo- paa ta gandza, valo típco vfcado áquna aíncona co a caactítca do ponto 6... Monto d Inéca J =,8 kg. Cofcnt d atto vcoo B dpzávl 6

124 6. Iplntação Rultado Algoto d contolo ndcto po ontação d capo Rfênca d Fluxo Tal coo fctuado no ponto 6..., a atndndo à caactítca da áquna aíncona contant d , a fênca d fluxo lgado no oto paa vlocdad nfo à vlocdad nonal d funconanto, apnta o valo gunt. ψ d no =, 484 Wb Dnonanto do contolado PI d Fluxo Sgundo a todologa adoptada no ponto 6..., a condando o paâto da áquna aíncona dtnado 6..., o paâto do contolado PI d fluxo o tpo d tablcnto a 5% da pota d fluxo lgado no oto ão ndcado gudant. K p = K = 5, 394 τ = ( 5% ), gundo t Dnonanto do contolado PI d vlocdad Analogant ao fctuado no ponto , a abtando a localzação do pólo, 5, t- paa a contant cânca dfnda 6...5, o gunt paâto do contolado PI o tpo d tablcnto a 5% da pota d vlocdad. K = 4 K = 4 p ( 5% ), o t lgund A capacdad d jção da ptubação ntoduzda plo bnáo d caga T c pod condada atfatóa, tndo conta a od d gandza do paâto obtdo. Co o ntuto d dnu a apdz da pota d vlocdad, co- gualnt a u ltado d dclv d 5 otaçõ po nuto nu gundo, no nal d fênca d vlocdad. 7

125 6. Iplntação Rultado Ccuto Iplntado Invo Tfáco alntado po conjunto Font d Alntação Tfáca Altnada Rctfcado Tfáco Iplntação do ccuto d contolo No anxo C pnta- a plntação pátca d contolo da áquna aíncona paa nvo tfáco alntado po conjunto Font d Alntação Tfáca Altnada - Rctfcado Tfáco. O nolanto do oto da áquna aíncona ão colocado cuto-ccuto, lant ao vfcado na confguação gaola d qulo Matal utlzado Na plntação pátca fctuada, cou- à utlzação do atal gunt: Coputado potátl Au Z53J co pocado Intl Cntno Duo,83 GHz Moto aíncono tfáco D Lonzo DL Tavão lctoagnétco D Lonzo DL 9P Font d alntação D Lonzo DL 3 Tanduto óptco d vlocdad D Lonzo DL 3M Undad d dção d potênca cânca, bnáo, vlocdad d otação D Lonzo DL 55 Célula d dção d bnáo D Lonzo DL 6E Rctfcado tfáco Intnatonal Rctf 6MT6 Invo tfáco Intnatonal Rctf IRAMX6UP6B Placa d aqução d dado Natonal Intunt NI USB-68 Tê tanduto d cont LEM LTS 5-NP Tê condnado lctolítco d aluíno 4,7 µf 45 V DC Condnado lctolítco d aluíno µf 45 V DC Quato condnado d alta fquênca d plícula d plátco, µf 5 V DC Condnado lctolítco d aluíno F 6 V DC Condnado lctolítco d aluíno, F 6 V DC Placa d ontag Fo conduto 8

126 6. Iplntação Rultado Rultado Expnta Na plntação xpntal do étodo d contolo ndcto po ontação d capo, não fo poívl vfca o ultado obtdo na ulaçõ fctuada no ponto Na dva tntatva xpnta fctuada, o nvo tfáco ntou concutvant cuto-ccuto, pobltando a plntação do fdo étodo d contolo. Ralzando ua anál global ao ccuto no ntuto d dtna o pobla, vlou- nconcluva a caua do o, vto todo o tant coponnt nconta dvda condçõ d funconanto. Paa a lvada pcão do étodo d contolo pgado, a caactítca d funconanto d algun do coponnt utlzado pod taduz- no ntanto, ltaçõ to pátco. D f a duzda fquênca d aotag da placa d aqução d dado, ltada a u áxo d 5 aota po gundo po nal d ntada, a coo a fquênca áxa d khz do na d coando do IGBT do nvo tfáco. 9

127 7. Concluõ 7. Concluõ A ccnt pocupaçõ laconada co a caz d va ptolífa aunto d õ polunt, conduza ao dnvolvnto d novo étodo d populão vículo odováo. A anál do tado da at ptu anala a tuação pnt latva ao dnvolvnto d vículo léctco, a nívl d topologa, ta d populão contolo. Rcondo à pntação da áquna aíncona atavé d u odlo dnâco d qunta od, fo poívl dfn o étodo d contolo ndcto po ontação d capo da áquna aíncona, a coo pocd à ua plntação. Apa da pobldad d obtnção d ultado xpnta, a ulaçõ fctuada vlaa ultado batant ntant no qu pta à aplcação dt étodo d contolo a vículo léctco. Evdncou- a capacdad d funconanto paa ua gaa actávl d vlocdad, aocada ao dnvolvnto d bnáo adquado à condçõ nnt ao funconanto d u vículo odováo. Copaatvant ao vfcado no vículo co oto d cobutão ntna, qu o bnáo áxo tá dponívl nua pquna gaa d vlocdad, o contolo ndcto po ontação d capo do oto d ndução, pt ao vículo léctco dpo do bnáo áxo dd o aanqu até ua gaa d vlocdad latvant lvada, ncluv, paa alé da vlocdad nonal d funconanto do oto. U outo apcto batant potant a alça na aplcabldad dt étodo d contolo a vículo léctco é a capacdad d apovtanto da nga gnatva d tavag. Pla ulaçõ fctuado fo poívl donta qu, condo a lctónca d potênca adquada, a nga pod aaznada bata. A áquna aíncona pla caactítca d funconanto vfcada, conjunto co o dnvolvnto d font d aaznanto ngétco a fcaz, pod condada ua xclnt altnatva ao étodo convnconal d populão voga pntnt, o oto d cobutão ntna.

128 8. Bblogafa 8. Bblogafa [Alda, 7] Alda, Lu Bog d (7). Rpota no tpo d ta d pa d gunda od ó co pólo. Potugal [Bnbouzd t al., ] Bnbouzd, M.E.H.; Zdan, F.; Dallo, D. (Octob ). Fuzzy ffcnt optzaton contoll fo nducton oto dv, IEEE Pow Engnng Ltt, vol., n, Pag: [Bo, ] Bo, Bal, K. (). Modn Pow Elctonc and AC Dv. Pntc Hall PTR, Upp Saddl Rv, Nw Jy [Chan, ] Chan, C. C. (Fbuay ). Th tat of th at of lctc and hybd vhcl. In Pocdng of th IEEE Volu 9, Iu, Pag: [Dynac Rto] n-p.pdf [Ead t al., 5] Ead, A.; Rajahkaa, K.; Wllaon, S.S.; Lukc, S.M. (May 5). Topologcal ovvw of hybd lctc and ful cll vhcula pow yt achtctu and confguaton. Vhcula Tchnology, IEEE Tanacton on Volu 54, Iu 3, Pag: [Hybd Cnt]

129 8. Bblogafa [Ong, 998] Ong, Ch-Mun (998). Dynac Sulaton of Elctc Machny ung Matlab/Sulnk. Pntc Hall PTR, Upp Saddl Rv, Nw Jy [Pala, 999] Pala, João C. P. (999). Acconanto Elctocânco d Vlocdad Vaávl. Fundação Calout Gulbnkan, Lboa [Slva, 4] Slva, Ru Nv (4). Contolo Dcão na Enga, Aula 9: Sta d Célula d Cobutívl. Potugal [Thonga, 6] Thonga, Jognda Sngh (Jun 6). Hgh Pfoanc Snol Inducton Moto Dv. Unvty of Qubc at Chcout, Canadá. [Tzynadlowk, ] Tzynadlowk, Andzj M. () Contol Of Inducton Moto. Acadc P, USA [Vnt Nv, 5] Nv, Máo Vnt (5). Apontanto da Cada d Elctotcna Tóca Máquna d Indução. Potugal [Wt, 994] Wt J.G.W. (Apl 994). DC, nducton, luctanc and PM oto fo lctc vhcl, Pow Engnng Jounal, vol. 8, Iu, Ap 994 Pag: [Wtbook, ] Wtbook, Mchal H. (). Th Elctc Ca: Dvlopnt and Futu of Batty, Hybd and Ful-Cll Ca. I Pow & Engy S, 38, London [Zaoula t al., 5] Zaoula, M.; Bnbouzd, M.E.H.; Dallo, D. (Sptb 5) Elctc oto dv lcton u fo HEV populon yt: a copaatv tudy, Vhcl Pow and Populon, 5 IEEE Confnc Volu, Iu, Pag:

130 9. Gloáo 9. Gloáo ACM - Moto d Cont Altnada (Altnatng Cunt Moto - dgnação ngla) BEV - Vículo Eléctco d Bata (Batty Elctc Vhcl - dgnação ngla) DCM Moto d Cont Contínua (Dct Cunt Moto - dgnação ngla) DTC Contolo Dcto d bnáo (Dct Toqu Contol - dgnação ngla) EV Vículo Eléctco (Elctc Vhcl - dgnação ngla) FC - Célula d Cobutívl (Full-Cll - dgnação ngla) FCEV - Vículo Eléctco d Célula d Cobutívl (Full-Cll Elctc Vhcl - dgnação ngla) FOC Contolo po Ontação d Capo (Fld Ontd Contol - dgnação ngla) HEV Vículo Eléctco Híbdo (Hybd Elctc Vhcl - dgnação ngla) ICE Moto d Cobutão Intna (Intnal Cobuton Engn - dgnação ngla) ICEV Vículo d Moto d Cobutão Intna (Intnal Cobuton Engn Vhcl - dgnação ngla) IM Moto Aíncono ou d Indução (Inducton Moto - dgnação ngla) PMSM Moto Síncono d Magnto Pannt (Pannt Magnt Synchonou Moto - dgnação ngla) PWM Modulação po lagua d pulo (Pul Wdth Modulaton - dgnação ngla) SRM Moto d Rlutânca Coutado (Swtchd Rlutanc Moto - dgnação ngla) ZEV Vículo d õ polunt nula (Zo-Eon Vhcl - dgnação ngla) 3

131 Anxo Anxo 4

132 Anxo A Modlo Matlab/Sulnk Anxo A Modlo Matlab/Sulnk Anxo A. - Algoto d contolo ndcto po ontação d capo Iq P d Tta w w Rad/_RPM -K- p Calculo Tta w _w Contolado Vlocdad PI Tta Iabc Iq Id N Tanfoação abc _dq Vlocdad Rf N* T* T* Iq* P d Calculo Iq * Tta Iq * 3 Iabc Iabc* z Ltado Cont Rgulado d Cont Iabc Iabc * Pulo Pulo P d* Id* Id * Tanfoação dq _abc Calculo Id * Contolado d Fluxo PI Mdda FOC P d* P d P d f w P d f Enfaqucnto d Fluxo P d Id Etado d Fluxo 5

133 Anxo A Modlo Matlab/Sulnk Anxo A. Modlo d contolo paa nvo tfáco alntado po conjunto Font d Alntação Tfáca Altnada - Rctfcado Tfáco Dct, T = -5. powgu A A + B C B C - 95 V 5 Hz Rctfcado Tfáco Ubu V+ V+ V- V- Ccuto Dnâco d Tavag [Ubu] g + A B - C Invo Tfáco [Pulo] Mdda Cont I_abc Ta Tb Tc Mta Mtb Mtc Bnáo Caga [Iabc ] T A B C F.O.C. Aynchonou Machn SI Unt [Mdda _Maquna ] [Ubu] [Mdda _Maquna ] [Mdda _FOC] Vlocdad Rad/ [Vlocdad ] Mdda Maquna Vlocdad RPM Vlocdad (RPM) Bnao Elctoagnétco Bnáo Elctoagnétco (N) Ubu Ia Etato Cont Etato Ia (A) Udc Fluxo Roto Mdda FOC Potênca Mdçõ Tnão Alntação Invo (V) Fluxo Roto (Wb) Potênca Mcânca (W) FOC_Mdda Vlocdad Rf Vlocdad Rf Pulo [Pulo] [Vlocdad ] w [Iabc ] Iabc Mdda FOC [Mdda _FOC] 6

134 Anxo A Modlo Matlab/Sulnk Anxo A.3 Modlo d contolo paa nvo tfáco alntado po conjunto Bata Convo DC/DC d do quadant Dct, T = -5. powgu [Mdda _Bata ] [Ubu] [Pulo] Bnáo Caga [Mdda _Maquna ] Mdda Maquna Vlocdad Rad/ Vlocdad RPM [Vlocdad ] Vlocdad (RPM) Bata + _ Ubu V Bata + V + V Bata - V - Convo DC /DC Quadant g + A B - C Invo Tfáco Mdção Cont I_abc Ta Tb Tc Vlocdad Rf Mta Mtb Mtc [Iabc ] T A B C F.O.C. Vlocdad Rf Aynchonou Machn SI Unt Pulo [Mdda _Maquna ] [Pulo] [Ubu] [Mdda _Bata ] [Mdda _FOC] Bnao Elctoagnétco Ubu Ia Etato Udc Mdda Bata Fluxo Roto Potênca Mdda FOC SOC(%) Mdçõ Bnáo Elctoagnétco (N) Cont Etato Ia (A) Tnão Alntação Invo (V) Fluxo Roto (Wb) Potênca Mcânca (W) Etado d Caga da Bata (%) FOC_Bata_Mdda [Vlocdad ] w [Iabc ] Iabc Mdda FOC [Mdda _FOC] 7

135 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Anxo B. Sulação do Modlo Anxo B.. Vlocdad áxa d funconanto Vlocdad (RPM) Bnáo Elctoagnétco (N.) Cont no Etato Ia (A) Tpo (gundo) 8

136 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Tnão d Alntação do Invo (V) Fluxo no Roto (Wb) Potênca Mcânca (W) x Tpo (gundo) 9

137 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Anxo B.. Anal d dfnt g d vlocdad Vlocdad (RPM) Bnáo Elctoagnétco (N.) Cont no Etato Ia (A) Tpo (gundo)

138 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Tnão d Alntação do Invo (V) Fluxo no Roto (Wb) Potênca Mcânca (W) x Tpo (gundo)

139 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Anxo B..3 Anal d dfnt g d vlocdad paa bnáo d caga aplcado Bnáo Cont Vlocdad Elctoagnétco no Etato (RPM) Ia (N.) (A) Bnáo Elctoagnétco (N.) Vlocdad (RPM) Tpo (gundo) Cont no Etato Ia (A)

140 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Tnão d Alntação do Invo (V) Fluxo no Roto (Wb) Potênca Mcânca (W) x Tpo (gundo) 3

141 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Anxo B..4 Lt d vlocdad paa fluxo nonal no oto Vlocdad (RPM) Bnáo Elctoagnétco (N.) Cont no Etato Ia (A) Fluxo no Roto (Wb) Tpo (gundo) 4

142 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Anxo B. Sulação do Modlo Anxo B.. Vlocdad áxa d funconanto Vlocdad (RPM) Bnáo Elctoagnétco (N.) Cont no Etato Ia (A) Tpo (gundo) 5

143 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk x Tpo (gundo) 6 Etado d Caga da Bata (%) Potênca Mcânca (W) Fluxo no Roto (Wb) Tnão d Alntação do Invo (V)

144 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Anxo B.. Anal d dfnt g d vlocdad Vlocdad (RPM) Bnáo Elctoagnétco (N.) Cont no Etato Ia (A) Tpo (gundo) 7

145 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk x Tpo (gundo) 8 Etado d Caga da Bata (%) Potênca Mcânca (W) Fluxo no Roto (Wb) Tnão d Alntação do Invo (V)

146 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk Anxo B..3 Anal d dfnt g d vlocdad paa bnáo d caga aplcado Vlocdad (RPM) Bnáo Elctoagnétco (N.) Cont no Etato Ia (A) Tpo (gundo) 9

147 Anxo B Rultado d Sulação Matlab/Sulnk x Tpo (gundo) 3 Etado d Caga da Bata (%) Potênca Mcânca (W) Fluxo no Roto (Wb) Tnão d Alntação do Invo (V)

148 Anxo C Ccuto Iplntado na Pátca Anxo C Ccuto Iplntado na Pátca, µf 4,7 µf Vb3 Coputado Mddo Vlocdad - Bnáo -Potênca - + Moto d Indução C B A, µf, µf 4,7 µf 4,7 µf V3 Vb V Vb V Font d alntação contínua +5V +5V GND Font d alntação tfáca /38 V, µf µf, F F V+ V- Vcc(5V) Hn Hn Hn3 Ln Ln Ln3 GND 3