Controle Vetorial de um Motor de Indução Trifásico Aplicado em Sistemas de Posicionamento

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1 Contoe Vetoa de u Moto de Indução Tfáco Acado e Stea de Poconaento Aanda uea de Aaújo, Aexande Patc Chae de Sena, Iaac Soae de Feta* Deataento de Engenhaa Mecânca, Unedade Fedea da Paaía *Deataento de Engenhaa Eétca, Unedade Fedea da Paaía aandagueaaaujo@hota.co., ando.eto@ga.co, aac@ct.uf. Reuo-- O ojeto dete atgo é aeenta u tea deenodo aa contoe de oção utzando oto de ndução tfáco. A técnca utzada é a de contoe etoa e quadatua co o fuxo otóco e aa que eja oíe eenta o aconaento a eocdade aáe, e faz neceáo que a áquna eja aentada o eo de ua fonte de tenão tfáca co fequênca e atude aáe. Inúea ão a acaçõe oíe aa ete contoe, coo oô anuadoe aa áquna de ntua e odage, ea de coodenada e oconadoe de u odo gea. U oceado dgta de na fo utzado aa ecee o na de tenão, coente e oção e gea a oduação o agua de uo. Paaa Chae: contoe de oção, contoe etoa, oto de ndução, DSP I. NOMENCLATURA F = coefcente de atto coo, N.. P = núeo de ae de óo C = conjugado eetoagnétco, N. e C = conjugado etente ou de caga, N. ec J = oento de néca do conjunto, g. R = etênca etatóca, Ω R = etênca otóca, Ω = ndutânca cícca etatóca, H = ndutânca cícca otóca, H = ndutânca cícca útua, H = fequênca de otação do efeenca atáo, g ad/ = fequênca de otação do oto, ad/ = fequênca de otação do eto fuxo otóco, ad/ = oção angua do efeenca atáo g = oção angua do eto coente etatóca = oção angua do eto fuxo etatóco a = oção angua do eto fuxo otóco Ete taaho fo u do eutado de u ojeto de equa fnancado eo CNPq deenodo no ano de 0. E j = eto tenão etatóca d d q q j = eto coente etatóca j = eto coente otóca d d q λ j = eto fuxo etatóco d q λ j = eto fuxo otóco q II. INTRODUÇÃO tão eente no eto nduta núeo tea e oceo que dee funcona de foa efcente, confáe e áda, ando eta ou eduz o deedíco de atéa a e a confecção de oduto defetuoo, etndo a coettdade no ecado. Nete contexto o tea oconadoe ão atante utzado nua gande dedade de equaento, ta coo a áquna feaenta e acaçõe eecífca aa taefa de edçõe, ntua, odage, etc. A acação do otoe de CC e contoe de oção fo edonante duante década, entetanto, o ou taçõe contuta coo o coutado de coente ecânco que a tona óa aa acação e atofea egoa dedo ao faícaento, a efeênca ea áquna de coente atenada (CA) fo auentando. Eta dena o coutado, ão a ee que o otoe CC equaente, a e e outo, eno cuto e deanda ua anutenção ína. Co eação ao aconaento e contoe da eocdade, houe ua gnfcata edução do cuto do aconaento CA, gaça ao deenoento da eetônca de otênca que otou o aoaento da chae eetônca aa dea tenõe de oqueo, coente de condução e fequênca de coutação, deenoento do cooceadoe, e eeca o DSP (oceado dgta de na) e cocontoadoe caaze de deenoe acaçõe e teo ea, tanfoando-o e efeênca aa ua ée de acaçõe onde o contoe da eocdade eja neceáo []. Váa equa etão endo deenoda nee contexto, coo: o etudo de u agoto aa contoe de u tea utfuncona aconado o eoecano que gaante oconaento e dua coodenada de ua

2 uefíce ana de dgtazação []; utzação de DSP aa aconaento de u tea CA de ndução outo aa contoe de oento co ato deeenho [3]; contoe ntegente do aconaento de u oto nea aa aentação de feaenta e ua áquna CNC [4], ente outo. Dente o taaho de oconaento co otoe de ndução enconta-e o aconaento de foa autoátca de ua ea de coodenada XY o eo de ógca fuzzy aa acoanhaento de tajetóa [5] e a eentação dete tea utzando ede neua, deenodo o [6]. O eo aconaento aa áquna de CA ea do to ecaa, aeado e odeo de ege eanente e na aação da fequênca acada ao oto o eo da anutenção da eação tenão/fequênca (Vot/Hetz) e u ao contante, eutando e faco deeenho dnâco. Paa deenoe tea de aconaento de ato deeenho, te do netgada etatéga de contoe que acance o deacoaento ente o contoe de fuxo e conjugado. Ta deacoaento ode e conegudo o eo do etudo do odeo da áquna e aodagen etoa [7]. Co o deenoento de neoe de otênca co oeação e ata fequênca de chaeaento, juntaente co o doto de oceaento de na cada ez a eoze e de ao caacdade de oceaento (DSP, cocontoadoe), o contoe o oentação de cao, aé de e tona ojeto de áo etudo, eceeu u gande uo na ua utzação aa aconaento nduta [8]. O taaho decto nete atgo fo deenodo o eo da acação do contoe e quadatua co o fuxo otóco e a utzação de u coneo tfáco co oduação o agua de uo. A aha de contoe de oção do oto de ndução tfáco aange o ojeto de contoadoe de coente e eocdade. III. MODELO DA MÁQUINA DE INDUÇÃO Ua áquna aíncona, étca, e de atuação e co dtução enoda de fuxo, ode e eeentada o u odeo etoa, ecohendo-e o efeenca no fuxo otóco () cando e: g g, ogo,, chegando ao egunte odeo da áquna: Seaando a equaçõe na coonente d e q, te-e, aa a tenõe do oto: Paa o fuxo otóco: d 0 R ( d jq ) jλ (6) d 0 Rd (7) 0 R λ (8) q ( ) ( j ) (9) d q d q (0) d d 0 q q q () q Po eo de (7) é oíe ecee que o fuxo do oto é defndo ea coonente d ( d ): E a coente d R () d d o ua ez é defnda ataé de (0): (3) d d Deando (3) e uttundo e (), te-e: d d (4) d d d Potanto, o fuxo do oto é oto ea coente que é d defnda coetaente o. Po outo ado, o eo de d (8) nota-e que o ecoegaento, conequenteente o toque, deende de e eta é defnda o q confoe (). Ta q cootaento caacteza o deacoaento no contoe do fuxo face ao contoe do conjugado. dλ R jλ () dλ 0 R j( ) λ () λ (3) λ (4) ce P en( a) P en( ) (5) A defnção da aáe e aâeto dete odeo é aeentada no te noencatua. IV. SISTEMA DE CONTROLE DE POSIÇÃO O odeo da áquna no efeenca do fuxo otóco defndo o (-4), ode e taahado aa acança a função de tanfeênca que eá utzada no ojeto do contoadoe, otendo-e: d (5) ' Onde: R,, R

3 3 u ' R u j( ) λ j λ j Acando Laace e (5): ( ) I V ' (6) Chegando fnaente a função de tanfeênca coente/tenão utzada aa o ojeto do contoadoe: I V ( ) ' (7) O tea de contoe funconaá da egunte foa: o ao de efeênca da eocdade de otação eá nfoado ao contoado de eocdade e o ao de efeênca do fuxo odeá e defndo ou cacuado o eo de u contoado de fuxo, endo ete aoe que defnão a coente de efeênca. Co eta coente é oíe chega à tenõe de efeênca utzando a função de tanfeênca coente/tenão. O ecoegaento é defndo, o ânguo é cacuado aa conete a tenõe do efeenca otóco aa o etatóco e e eguda é feta a coneão aa o odeo tfáco. A. Equação utzada aa contoe de fuxo Suttundo (3) e (), te-e a equação a e utzada aa o contoe do fuxo e ege eanente: (8) d dfeenca que ege o oento do conjunto oto-caga é dada o: d Pc e cec J F () d Pode-e então uttu e fca a equação ecânca que eá utzada aa o ojeto do contoado de eocdade: d F P q c J J J t P (3) Utzando a foa atca co o ojeto de acança a funçõe de tanfeênca neceáa ao contoe de oção: d q F P P 0 c J J J Acando Laace: P Iq PC ( J F) ( J F) Que ode e fcada da egunte foa: Onde: q P J F q q qc (4) (5) I C (6) ; (7) qc P ; J F B. Cácuo do ecoegaento Suttundo () e (8), te-e: q d (9) Po eo do ecoegaento é oíe ote a eocdade íncona: (0) V. PROJETO DOS CONTROLADORES Seá aeentado na equênca o ojeto do contoadoe de coente, eocdade de otação e oção, no do eo endo utzado u contoado Poocona- Intega (PI) e no úto u contoado oocona uo ncaente e, oteoente, u Poocona-Deato (PD). Na Fg. () é aeentado o dagaa de oco coeto do contoe de oção. C. Equação utzada aa o contoe de toque Condeando que en, a equação (5) que q defne o conjugado eetoagnétco ode e ecta da egunte foa: ce P () q Quando o oto acona ua caga ecânca, na eocdade de equío o conjugado que o oto oduz é equado eo conjugado etente da caga. A equação Fg.. Dagaa de oco do contoe.

4 A. Contoado de coente Po eo da aha de contoe te-e a FTMA: (8) MA d dd MA 7T T A função de tanfeênca e aha fechada eá: 4 (37) O contoado utzado é u PI, cuja função de tanfeênca é a egunte: d (9) Paa a função da anta, a at de (7), te-e: (30) dd MF 3 T 6 T C. Contoado de eocdade e oção O contoado de oção eá do to oocona, otanto: (38) (39) Paa a fonte de tenão: Potanto, a FTMA: MA T T A função de tanfeênca e aha fechada (FTMF): MF T (3) (3) (33) O contoe de oção ncuá o contoe de eocdade eaente ojetado, então a FTMA: Ou eja: (40) MA MF MA 3 T 6T (4) Anaando o uga da aíze é oíe chega ao óo de eaação e enconta o ao de aa to: B. Contoado de coente e eocdade Po eo do dagaa ode-e ecee que o contoe de eocdade ncuá o contoe de coente eaente ojetado, então teeo a FTMA: Paa ete ao de T a FTMA é: (4) (34) MA MF q É utzado taé u contoado PI, chegando à FTMA: A FTMF eá: MA T 3T 6T (43) Onde: P J MA T (35) MF T 384T 3456T 56T VI. RESULTADOS (44) Anaando o óo e aha aeta e o uga da aíze é oíe chega ao onto de eaação e enconta o ao de aa to: Co o ao de aha aeta eá: (36) 7T defndo, a função de tanfeênca e A. Reutado de uação O agoto de uação fo deenodo e nguage C que eutaá e u aquo de dado o eo do qua ão geado gáfco no Mata. Foa tetada equena udança no ao da oção, cando ao eduzdo (π, 0, -π, 0, π, 0) e utzado teo de uação de 60 egundo. O gáfco da aáe: oção, eocdade e coonente dq da coente, foa taçado aa anáe e

5 5 etão eente na Fg. (). Pode-e ecee que o teo de eota é uto ádo, confoe otado na Fg. (.a). A coaação da eocdade de efeênca e uada é aeentada na Fg. (.), e coo a coonente d e q da coente, na Fg. (.c) e Fg. (.d), eectaente. de nha. Na Fg. (3) etá equeatzada a etutua do hadwae utzado. Fg.3. Dagaa equeátco do hadwae do tea exeenta. Foa tetada equena udança no ao da oção, cando ao eduzdo (π, 0, -π, 0, π, 0). A eota tee u teo de etaeecento o ota de 7,5 e auênca de oena confoe contatado na Fg. (4.a). A cua de eota da eocdade e da coente ão aeentada e eguda. Fg.. Suação aa equeno ao: (a) Poção, () Veocdade, (c) Coonente d de coente, (d) Coonente q de coente. B. Reutado exeenta O contoe ojetado e tetado o eo de uação, fo eentado no Poceado Dgta de Sna (DSP) TMS30F8335 da Texa Intuent, e nguage C/C++ utzando ogaação co onto futuante, otando tete exeenta. O otóto contuído aa o etudo exeenta conté u oto de ndução co oto e gaoa é da Lnha W Ato Rendento Pu da WE, co,5 HP 0/380V, 4 óo, 75 RPM, coente nona de 4,4/,56 A, conjugado nona de 6,3 N e oento de néca de 0,0038 g², e do neoe tfáco, eentado ataé do óduo Thee Phae Inete SKS 5F B6U + B6CI 09 V do facante Seon. A aentação do óduo fo eazada o eo de u aado de tenão tfáco conectado a ede eétca, co ua tenão de 380 V Fg. 4. Reutado exeenta equeno ao: (a) Poção, () Veocdade, (c) Coonente d de coente, (d) Coonente q de coente.

6 6 O eutado exeenta dfee do uado quanto ao teo de etaeecento, dedo à uação não ea e condeação a néca do conjunto ecânco, contudo o cootaento do tea no enao exeenta condz co a uação, não aeentando eo de oconaento e ege eanente. VII. CONCLUSÕES Ete atgo tee o ojeto nca o ojeto e o deenoento exeenta do contoe de oção de u oto de ndução tfáco, aentado o neo co oduação o agua de uo (PWM), utzando u oceado dgta de na (DSP). Tete uado eta a anáe do contoe de foa a ecohe o aâeto dea aa o contoadoe, cog eo de ogaação aé de ada o ojeto aa a acação átca e anáe da eota, aa oteoente e tetado na ancada exeenta. O exeento eazado aeentaa on eutado aa entada de oção ou equênca de degau co teo de eota ádo e auênca de oena. VIII. REFERÊNCIAS [] SALERNO, C. H., CAMACHO, J. R., FILHO, A. S. O., 003, Contoe de Veocdade do oto de ndução tfáco utzando cocontoadoe aa acaçõe e axa otênca. III Senáo Nacona de Contoe e Autoação, Saado. [] ELEŽEVIUS, V. A., BLAŽIŨNAS,. 006, Conto yte of the two-coodnate utfunctona eo de. IEEE. [3] TZOU, Y., 996, DSP-Baed out conto of an AC nducton eo de fo oton conto, IEEE. [4] XIAO, S., ZHEN,., CHEN, S., Integent conto of the nea oto dect de feed yte fo CNC achne too, 008, Intenatona Confeence on Coutatona Integence and Secuty, IEEE. [5] JULIO, E. F. X., Contoado Fuzzy acado a u tea de contoe de oção aconado o otoe de ndução tfáco, 00. Detação de etado. Unedade Fedea da Paaía, João Peoa. [6] SOBRINHO, C. A. N., Contoado Neua acado a u tea oconado aconado o otoe de ndução tfáco, 0. Detação de etado. Unedade Fedea da Paaía, João Peoa. [7] JACOBINA, C. B. Stea de Aconaento Etátco de Máquna Eétca. Cana ande, 005. [8] HERNÁNDEZ, J. R. Ieentação dgta utzando DSP do contoe o oentação do fuxo do oto: étodo deto e ndeto Detação de etado, FEEC, Cana.