Motor de Indução Trifásico Alimentado por Inversor com Fonte de Corrente

Transcrição

1 Motor de Indução Trifásico Alimentado por Inversor com Fonte de Corrente 1 1 Departamento de Engenharia Elétrica Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo Fevereiro de 2008

2 Pontes Inversoras com Fonte de Corrente Características principais das pontes inversoras com fonte de corrente ( 1 ): possuem controle mais complexo do que as com fonte de tensão empregadas em aplicações de tração, ou acionamentos com controle no laço de velocidade; alta potência. 1 : Current Souce Inverter.

3 Fontes de Corrente Possibilidades As duas possibilidades para acionamentos empregando : fonte de corrente formada por um retificador controlado e um filtro indutivo; fonte de corrente formada por um retificador não controlado e um recortador (chopper) com filtro indutivo.

4 com Retificador Totalmente Controlado

5 com Retificador Não Controlado e Chopper

6 Retificador Controlado vs. Chopper A opção pelo retificador controlado: sistema mais simples, mais robusto; menor custo (nos semicondutores); filtro indutivo grande. A opção pelo retificador não controlado + chopper: menor filtro indutivo menor volume e peso; sistema mais complexo.

7 Pontes Inversoras Possibilidades Existem três possibilidades mais usuais para a ponte inversora trifásica: ponte inversora com comutação auto-seqüencial; ponte inversora com comutação individual; ponte inversora comutada por tiristores auxiliares no terminal central.

8 Ponte Inversora Comutação Auto-Seqüencial Q1 C1 Q3 C3 Q5 C5 D1 D3 D5 I a I s I b D4 D6 D2 I c C4 C6 C2 Q4 Q6 Q2

9 Ponte Inversora Comutação Individual Q1a Q3a Q5a C1 Q1 Q3 Q5 Ia I s C2 C3 I b I c Q4a Q6a Q2a Q4 Q6 Q2

10 Ponte Inversora Comutação por Tiristores Auxiliares QA Q1 Q3 Q5 I a Is C1 I b Ic QB Q4 Q6 Q2

11 Ponte Inversora Formas de Onda

12 Correntes de Fase A corrente para a fase a é dada por: i a = n=1,5,7,11,... A corrente RMS da fase a: I ar = 4I s nπ cos nπ ( ( 6 sin n ω s t + π )) I s A corrente RMS da fundamental: I a1 = 6 π I s = 0, 78I s A corrente RMS das correntes harmônicas: I ah = 0, 24Is Taxa de distorção harmônica da corrente: THD = 31% (1)

13 Comportamento do Motor Modelo do Motor Circuito Equivalente I a I a R jω jω s L s s L ls lr R r + I ma I a E ma jωs L ms R r 1 s s - P mec = ω m T el = 3R r 1 s (I s a) 2 T el = 3n pp R r 1 (I sω a) 2 s

14 Comportamento do Motor Torque Eletromagnético Considerando-se somente a 1 a componente harmônica: T el = 3n pp R r sω s L 2 ms 2 R r 2 + s 2 ωs 2 (L ms + L lr )2I a1 (2) A relação entre a corrente de magnetização I ma e a corrente de entrada I a : Ī ma1 = R r + jsω s L lr R r + jsω s (L lr + L ms)īa1 (3)

15 Comportamento do Motor Torque Eletromagnético - controle por tensão Considerando-se somente a 1 a componente harmônica: T el = 3n pp R r sω s 1 (R s + R r) 2 + (ω s (L ms + L lr ))2V2 a1 (4)

16 Comportamento do Motor Curva típica de MIT com CSV

17 Comportamento do Motor Curva típica de MIT com

18 Estratégias de Controle do Motor Controle da Saturação Da equação (3), tem-se que: I 2 ma1 = R r 2 + s 2 ωs 2 L 2 lr r + s 2 ωs 2 (L lr + L ms) 2I a1 2 (5) R 2 Substituindo (5) em (4), tem-se: T el 3n pp R r ω r L 2 ms R r 2 + ωr 2 L 2 I ma1 = 0 ω r (T el, I ma1 ) (6) Onde ω r = sω s (freqüência elétrica das correntes do rotor). lr

19 Estratégias de Controle do Motor Comparação com CSV

20 Estratégias de Controle do Motor Comportamento com

21 Estratégias de Controle do Motor Controle da Saturação I s I a AC Chopper com Retificador Nao Controlado ou Retificador Controlado Ponte Inversora Motor ω m Carga ω mref + Σ G(s) I sref I a(t el, ω r) T elref ω r(t el, I ma) ω r >0 + Σ ω s + n pp I ma1ref

22 Bibliografia básica DEWAN, S. B. et al. Power Semiconductor Drives. John Wiley & Sons, Inc.b, New York, OLIVEIRA Jr., A. A. Estudo de um conversor estático de freqüência com inversor de fonte de corrente para o controle de velocidade do motor de indução. Dissertação (Mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 1986.