UFSM Dietação de Metado CONTROE DE VEOCIDADE SENSORESS DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS SUJEITOS A DISTÚRBIOS DE TORQUE CRISTIANE CAUDURO GASTADINI PPGEE Santa Maia, RS, BRASI. 28
- CONTROE DE VEOCIDADE SENSORESS DE MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS SUJEITOS A DISTÚRBIOS DE TORQUE po Citiane Cauduo Gataldini Dietaçao de Metado apeentada ao Cuo de Metado do Pogama de Pó-Gaduação em Engenhaia Elética, Áea de Concentação em Poceamento de Enegia, Contole de Poceo, da Univeidade Fedeal de Santa Maia (UFSM - RS), como equiito pacial paa obtenção do gau de Mete em Engenhaia Elética. Oientado: Pof. Hilton Abílio Gündling - D. Sc. Santa Maia, RS, Bail 28
Dado Intenacionai de Catalogação na Publicação (CIP) Biblioteca Cental da UFSM G255c Gataldini, Citiane Cauduo, 1984- Contole de velocidade de enole de motoe de indução tifáico ujeito a ditúbio de toque / po Citiane Cauduo Gataldini ; oientado Hilton Abiblio Gündling. - Santa Maia, 28. 139f. ; il. Dietação (metado) Univeidade Fedeal de Santa Maia, Cento de Tecnologia, Pogama de Pó-Gaduação em Engenhaia Elética, RS, 28. 1. Engenhaia elética 2. Moto de indução tifáico 3. Contole de velocidade enole I. Gündling, Hilton Abilio, oient. II. Título CDU: 621.333 Ficha catalogáfica elaboada po uiz Machiotti Fenande CRB 1/116 Biblioteca Setoial do Cento de Ciência Ruai/UFSM 28 Todo o dieito autoai eevado a Citiane Cauduo Gataldini. A epodução de pate ou do todo dete tabalho ó podeá e com autoização po ecito do auto. Telefone (y) 55 32215873; Tel. Móvel (y) 55 96144911; End. Elet: gataldini@ieee.og
- Dedico ee tabalho ao meu pai, Maia do Camo e Antônio uiz, que empe me incentivaam ao etudo e a pequia.
- Quem alcança eu ideal, vai além dele. (Fiedich Nietzche)
- Agadecimento Inicialmente, queo agadece ao Pofeo Hilton Abílio Gündling pela dedicação, pofiionalimo e eiedade com que oientou ete tabalho, empe bucando novo caminho paa tanpomo o deafio encontado ao longo dea caminhada. Agadeço pela ua amizade, paciência e po popociona um ambiente de tabalho agadável. Gotaia de agadece ao Pofeoe Humbeto Pinheio, Hélio eãe Hey, Dougla Schime Schamm, uiz Calo de Souza Maque pelo conhecimento e pela epeiência tanmitido no decoe do Metado. Tenho que agadece inceamente ao colega e amigo do GEPOC, pela toca de epeiência e convívio. Ao colega do GEPOC, queo agadece ao amigo Diego Einloft, Felipe Gigoletto, Ivan Joge Gabe, Jean Patic da Cota, Joge Rodigo Maing, eando Della-Floa, Macio Stefanello, Matheu Matin, Milena S. Dia, Rodigo P. Vieia, Rodigo Z. Azzolin e Thiago Benade, pela agadável convivência de todo o dia, a toca de idéia e conhecimento, empe objetivando o cecimento intelectual do gupo. Um agadecimento epecial a Rodigo Zeli Azzolin pela ajuda no deenvolvimento epeimental e pelo momento de convivência. Ao peoal do NUPEDEE e PPGEE pela atenção e pofiionalimo. A toda a peoa que de uma foma ou de outa contibuíam paa o deenvolvimento dee tabalho. A Univeidade Fedeal de Santa Maia, ao Pogama de Pó-Gaduação em Engenhaia Elética, po fonece um epaço adequado paa deenvolve e oma conhecimento ao patimônio científico. Agadeço a UFSM pelo enino público e de qualidade. Agadeço a CAPES pelo upote financeio. A Deu, po eta empe peente em minha vida.
- Reumo Contole de Velocidade Senole de Motoe de Indução Tifáico ujeito a Ditúbio de Toque Auto: Engª. Citiane Cauduo Gataldini Oientado: D. Sc. Eng. Hilton Abílio Gündling Ete tabalho apeenta um etudo de um evomecanimo enole uando motoe de indução tifáico. Objetiva-e o etudo do deempenho de uma técnica de contole fente a vaiaçõe de toque de caga ou ditúbio de toque. Paa a deteminação da técnica de contole, inicialmente, é ealizado um etudo obe o etado da ate da técnica de contole e etimação da velocidade, apeentando ua caacteítica e ua limitaçõe. O evomecanimo de moto de indução enole popoto utiliza uma técnica de contole de campo oientado indieto (IFOC). Sua fomulação é ealizada atavé da etatégia de contole ealimentado lineaizado (FC feedback lineaization contol) típica de itema não-lineae. Ete itema de contole é compoto po tê contoladoe: contolado de fluo, contolado de velocidade e contolado de coente. Paa ua implementação ão neceáio a etimativa de toque e velocidade. A etimativa de velocidade é computada atavé de um modelo de efeência adaptativo da potência eativa. Ete valo etimado é filtado pelo filto de Kalman o qual também é utilizado na etimativa do toque. No deenvolvimento dete tabalho, eultado de imulaçõe utilizando o oftwae Matlab e epeimentai em platafoma DSP TMS32F2812 ão apeentado. A pati dete eultado, aveiguou-e o deempenho do itema de contole popoto, em condiçõe de baia velocidade e peante vaiaçõe de toque de caga.
Abtact Senole Speed Contol in Thee-phae Induction Moto with Toque Ditubance Autho: Eng. Citiane Cauduo Gataldini Reeach Supevio: D. Sc. Eng. Hilton Abílio Gündling Thi wok peent a tudy of a enole peed evomechanim uing theephae induction moto. The aim i to invetigate the pefomance of a pecific contol technique when diffeent load vaiation o toque ditubance ae applied. In ode to detemine the contol technique to be ued, fit a eview of the tate-of-the-at of contol and peed etimation technique with thei chaacteitic and limitation. The popoed enole induction moto evomechanim ue indiect fieldoiented contol (IFOC), a technique baed on feedback lineaization contol (FC), which i often ued in nonlinea ytem. Thi contol ytem compie thee baic contolle: flu contol, peed contol and cuent contol. To implement IFOC, etimate of toque and peed ae equied. Speed i etimated uing an adaptive efeence algoithm of eactive powe. The eulting etimated i poceed in a Kalman filte, which i alo ued fo toque etimate. A numbe of imulation uing the Matlab oftwae package and epeimental eult uing on DSP TMS32F2812 platfom ae peented hee to veify the pefomance of the popoed contol ytem in condition of low peed and load vaiation.
Sumáio Capítulo 1 Intodução................................................. 16 1.1 Intodução..................................................... 16 1.2 Hitóico de Sevomecanimo de Motoe de Indução.................. 17 1.3 Técnica de Contole de Motoe de Indução......................... 18 1.3.1 Contole po Campo Oientado Dieto (DFOC)......................... 19 1.3.2 Contole po Campo Oientado Indieto (IFOC)......................... 21 1.3.3 Contole Dieto de Toque (DTC).................................... 23 1.4 Etimação da Velocidade......................................... 26 1.4.1 Etimação do Ecoegamento...................................... 27 1.4.2 Modelo de Regeão inea....................................... 29 1.4.3 Modelo de Refeência (MRAS)...................................... 3 1.4.4 Filto de Kalman................................................. 33 1.5 Jutificativa e Objetivo do Tabalho Popoto....................... 35 1.6 Decição do Capítulo.......................................... 35 1.7 Conideaçõe Finai do Capítulo.................................. 36 Capítulo 2 Modelagem, Etimação de Velocidade e Toque.................. 38 2.1 Intodução...................................................... 38 2.2 Modelagem do Moto de Indução Tifáico.......................... 39 2.3 Modelagem Mecânica do Roto.................................... 42 2.4 Etimado de Velocidade.......................................... 44 2.5 Filto de Kalman................................................ 5 2.6 Filto na foma de vaiávei de etado (SVF)......................... 52 2.7 Conideaçõe Finai do Capítulo................................... 53 Capítulo 3 Pojeto do Sitema de Contole............................... 54
3.1 Intodução...................................................... 54 3.2 Pincípio do Modelo Inveo...................................... 55 3.2.1 Contolado da coente qd...................................... 57 3.2.2 Contolado do Fluo.............................................. 58 3.2.3 Contolado de Velocidade......................................... 59 3.3 Obevado de Fluo............................................ 59 3.4 Pojeto do Contoladoe......................................... 6 3.4.1 Contolado PI da coente........................................ 6 3.4.2 Contolado PI de velocidade........................................ 64 3.5 Etutua de Contole Popota.................................... 66 3.6 Conideaçõe Finai do Capítulo................................... 67 Capítulo 4 Reultado de Simulação..................................... 68 4.1 Intodução...................................................... 68 4.2 Paâmeto do Sitema............................................ 68 4.2.1 Moto de Indução Tifáico......................................... 68 4.2.2 Contoladoe.................................................... 69 4.2.3 Fluo de Refeência............................................... 7 4.3 Decição do Enaio............................................. 7 4.4 Reultado Obtido em Simulação Matlab......................... 72 4.4.1 Velocidade de Refeência de 18 ad/................................. 72 4.4.2 Velocidade de Refeência de 9 ad/................................. 73 4.5 Conideaçõe Finai do Capítulo................................... 75 Capítulo 5 Platafoma Epeimental.................................... 76 5.1 Intodução..................................................... 76 5.2 Decição do Poceado Digital de Sinai (DSP)..................... 76 5.3 Simulação po Hadwae em Tempo-Real........................... 79
5.3.1 Velocidade de Refeência de 18 ad/................................. 79 5.3.2 Velocidade de Refeência de 9 ad/................................. 81 5.4 Decição da Platafoma.......................................... 82 5.5 Conideaçõe paa ealização do enaio........................... 83 5.5.1 Compenação do Fluo Rotóico.................................... 83 5.5.2 Deteminação do Momento de Inécia................................ 83 5.5.3 Deteminação do Toque Elético.................................... 84 5.6 Reultado Epeimentai......................................... 85 5.6.1 5.6.2 5.6.3 Velocidade de Refeência de 18 ad/ ealimentando o contolado com a velocidade medida (encode)....................................... Velocidade de Refeência de 18 ad/ com Ditúbio de Toque ealimentando o contolado com a Velocidade Medida (encode)...................... Velocidade de Refeência de 45 ad/ com Ditúbio de Toque ealimentando o contolado com a Velocidade Medida (encode)...................... 85 87 89 5.6.4 Velocidade de Refeência de 18 ad/ Senole....................... 91 5.6.5 Velocidade de Refeência de 18 ad/ com Senole e Ditúbio de Toque.. 93 5.6.6 Velocidade de Refeência de 45 ad/ com Senole e Ditúbio de Toque.. 94 5.7 Conideaçõe Finai do Capítulo.................................. 96 Capítulo 6 Concluão................................................. 98 Refeência Bibliogáfica............................................... 12 Aneo A Modelagem do Moto de Indução................................ 111 A.1 Intodução...................................................... 111 A.2 Teoia Genealizada de Motoe Elético........................... 111 A.3 Moto de Indução Tifáico Ideal.................................. 112 A.3.1 Conideaçõe................................................... 112 A.3.2 Equacionamento do Sitema Tifáico................................ 114 A.4 Tanfomação RST qd........................................ 117
A.5 Sitema de Refeência........................................... 118 A.5.1 Sitema de Refeência Etacionáio.................................. 12 A.5.2 Sitema de Refeência Móvel....................................... 12 A.5.3 Sitema de Refeência Síncono..................................... 121 A.6 Equação da Tenõe em qd...................................... 122 A.7 Equação do Fluo.............................................. 123 A.8 Modelo Simplificado do Moto de Indução Tifáico.................. 125 A.9 Repeentação em Vaiávei de Etado.............................. 13 A.9.1 Modelo Coente................................................. 13 A.9.2 Modelo Coente-Fluo........................................... 135 A.9.3 Modelo Fluo................................................... 138
Simbologia a,a, 1,a14 A m, B m e C m Vaiávei dada em função do paâmeto mecânico e/ou elético do moto Matize que definem o modelo mecânico do oto B n e m I m i R i S I d I q Coeficiente de vicoidade Veto da foça conta-eletomotiz eqm e dm Veto coente magnetizante Veto coente do oto Veto coente do etato I q I I I qm Coente etatóica de eio dieto Coente etatóica de eio de quadatua I qd Veto coente do oto no itema em quadatua abitáio I qd Veto coente do etato no itema em quadatua abitáio q d I d T I T dm T i q i q J j K k p _iq k i_iq k pv k iv K tn Compenação popocional integal do eo de velocidade otóica Coente de quadatua de efeência do contole po modelo inveo Momento de inécia Opeado de vaiável complea Matiz de tanfomação ente o itema tifáico RST e o itema em quadatua qd Ganho popocional do contolado PI do contolado velocidade Ganho integal do contolado PI do contolado velocidade Ganho popocional do contolado PI do contolado da coente qd Ganho integal do contolado PI do contolado da coente qd Contante de toque elético
K pω Ganho popocional do contolado PI do etimado de velocidade MRAS K iω l l m N qd q m R R RST T T e T T m Ganho integal do contolado PI do etimado de velocidade MRAS Auto-indutância do enolamento do oto Auto-indutância do enolamento do etato Indutância do enolamento do oto Indutância do enolamento do etato Indutância mútua ente o enolamento do etato e do oto Númeo de pae de pólo Repeentação da vaiávei do moto de indução no itema em quadatua Potência eativa in tântanea que mantém a coente magnetizante Reitência do enolamento do oto Reitência do enolamento do etato Repeentação da vaiávei do moto de indução no itema tifáico Opeado aplace Vaiável dada em função do paâmeto elético do moto Toque elético Toque de caga e/ou ditúbio de toque Toque mecânico ou dinâmico T Matiz de tanfomação ente a vaiávei do enolamento do etato e o itema de efeência abitáio. T Matiz de tanfomação ente a vaiávei do enolamento do oto e o itema de efeência abitáio. t u d u q Peíodo de dicetização ou intevalo de amotagem Tenão de quadatua de aída do contolado po modelo inveo Tenão de eio dieto de aída do contolado po modelo inveo u d Compenação popocional integal do eo da coente de eio dieto
u q Compenação popocional integal do eo da coente de quadatua V qd Veto tenão do oto no itema em quadatua abitáio V qd Veto tenão do etato no itema em quadatua abitáio V R Veto tenão do oto V q V d T V S Veto tenão do etato V q V d T V d V q z δ Tenão etatóica de eio dieto Tenão etatóica de eio de quadatua Opeado tanfomada z Ângulo fomado ente o campo do enolamento do oto e o itema de efeência abitáio λ qd Veto fluo do oto no itema em quadatua abitáio λ qd Veto fluo do etato no itema em quadatua abitáio λ R λ S λ d λ q λ d λ q θ θ e ρ σ ω ω e ω f Veto fluo do oto Veto fluo do etato λ q λ q λ d λ d T T Fluo otóico de eio dieto Fluo otóico de eio de quadatua Fluo etatóico de eio dieto Fluo etatóico de eio de quadatua Poição intantânea do campo do oto Poição intantânea do campo do etato Opeado deivada Vaiável dada em função do paâmeto elético do moto Velocidade elética do oto Velocidade elética do etato Fequência da banda paante do filto da foma de vaiávei de etado
ω ω e * (SVF) Ecoegamento Velocidade angula em um itema de efeência abitáio Sobecito que indica efeencial abitáio Sobecito que indica efeencial íncono Sobecito que indica efeencial móvel Sobecito que indica efeencial etacionáio Sobecito que indica valo de efeência Sobecito que indica valo etimado Sobecito que indica eo de etimativa em elação a efeência Sobecito que indica opeado deivada Opeado noma euclidiana
Capítulo 1 INTRODUÇÃO 1.1 INTRODUÇÃO Sevoitema de motoe elético têm ido o cavalo de foça em váio amo da indútia há váia década. Etima-e que 7% da enegia elética poduzida é conumida po ele, confome Sen et. alli (1996). Aliando o inteee indutiai de podutividade e qualidade, com a automação indutial e a eficiência enegética, a comunidade científica é contantemente impulionada a buca oluçõe plauívei técnica e financeiamente paa a obtenção de itema obuto, com eduzida neceidade de manutenção e de alta eficiência. Seguindo a tendência mundiai e pela globalização, apeenta-e, no Bail, cecente avanço nete campo tanto pela indútia como pelo gupo de pequia, egundo apeentado po Suemitu et alli (2). Nete conteto, o moto de indução tifáico com oto do tipo gaiola de equilo, na aplicaçõe de baia e média potência, etá difundido em evomecanimo de velocidade, poição e toque. Epecificamente paa ete tipo de moto, há dado que infomam que ete epeente 6% do conumo de enegia elética, Giménez (1995). Deve-e ito, pincipalmente ao baio cuto (podução e manutenção), a obutez, a capacidade de obecaga, a poibilidade de opeação em ambiente eploivo e a meno elação peo/potência, e compaado ao evomecanimo de coente contínua. Entetanto, o alto acoplamento, a caacteítica não-lineae e a etutua multivaiávei limitaam po um gande peíodo ua aplicaçõe. Atualmente, o etágio de deenvolvimento da tecnologia de acionamento de motoe de indução etá conolidado. Etima-e que o mecado mundial na áea de acionamento de coente altenada tenha um volume anual de 12 bilhõe de dólae com cecimento anual de 15%, egundo Holtz (22). Uma da meta da comunidade científica, no deenvolvimento de evomecanimo com moto de indução tifáico, é a eliminação do enoe mecânico (velocidade e toque) em pejudica o deempenho dinâmico do itema. Ito poque com a eliminação do
17 enoe de velocidade e eduz a compleidade da etutua fíica de acionamento e coneqüentemente o cuto; eliminam-e o cabo paa o enoe imunidade ao uído; podendo também aumenta a confiabilidade do itema; e e diminui a neceidade de manutenção. A opeação em ambiente hotil muita veze impoibilita a utilização de enoe de velocidade [23]. Dento deta meta, o deenvolvimento de contolado enole obuto a ditúbio de toque é um item petinente, pincipalmente, em baia velocidade de otação. O tema abodado neta dietação inee-e nete tema: Contole Senole de Motoe de Indução Tifáico ujeito a Ditúbio de Toque. Na póima eçõe é apeentado um beve hitóico de evomecanimo de motoe de indução, o etado da ate obe a técnica de contole e de etimação da velocidade, e o deenvolvimento dete tabalho. 1.2 HISTÓRICO DE SERVOMECANISMO DE MOTORES DE INDUÇÃO A concepção inicial do moto de indução foi no final do éculo XIX po Nicola Tela. Eta decobeta ocoeu em apoimadamente 5 ano apó a decobeta do fenômeno da indução eletomagnética po Faaday. Do ínicio do éculo XX até 197, impulionado pela elevação mundial no peço do petóleo, melhoia contutiva com a finalidade de edução do cuto de opeação e aumento do endimento foam popota paa motoe de indução, confome Chapman (1999). Etudo de modelagem do moto de indução deenvolvido po Pak, em 192, facilitaam o deenvolvimento do itema de contole, poém, o acionamento dete moto ainda ea compleo e oneoo. A pati da década de 8, algun fatoe foam cuciai ao avanço nete campo de etudo. A diponibilidade e a contínua diminuição do cuto do conveoe de potência, o gande deenvolvimento e populaização de poceadoe de inai digitai e o avanço no etudo de técnica de contole obuta e adaptativa, ampliaam o uo dete motoe em divea aplicaçõe (Boe, 1997). A pimeia técnica de contole de motoe utilizavam o contole ecala, ito é, pela vaiação omente da magnitude da váiavei tenão e feqüência. Apea dete tipo de contole apeenta baio deempenho dinâmico, ito é, baia eolução de velocidade e lenta epota de toque. É ainda utilizado pela indútia em ceta aplicaçõe devido ua fácil
18 implementação. A vantagem dete método é não neceita da medida da velocidade otóica (Nah, 1997). Hae (1969) e Blachke (1972), apud Sen (199) [58], intoduziam o conceito de contole po campo oientado, empegando a Tanfomação de Pak confome é demontado no aneo A, paa efetua o contole do fluo e toque. Em (1972), Blachke fomulou uma técnica genéica paa o contole de motoe elético de coente altenada, poibilitando tanfoma a etutua complea do moto de indução em modelo equivalente ao moto de coente contínua. A evolução do tabalho, eguindo o conceito de contole po campo oientado, dividiu-e em contole po campo oientado dieto (DFOC) e contole po campo oientado indieto (IFOC). No contole po campo oientado dieto, é ealizado a etimação ou medição do fluo otóico paa ua poteio ealimentação. Eta técnica poibilita que o fluo e o toque poam e contolado de foma independente. Na técnica de contole po campo oientado indieto, ão aplicada a equaçõe do moto de indução paa calcula o ecoegamento ente o campo magnético do etato e do oto. Calculado o ecoegamento, e com o valo da velocidade otóica (medida ou etimada), obtém-e a velocidade íncona da vaiávei do etato. Poibilitando deacopla a coente de alimentação do moto e a contola independentemente. Em meado da década de 8, outa técnica de contole de motoe de indução contole dieto de toque (DTC), paa evomecanimo de média e baia potência, foi apeentada po Takahahi et. alli (1986). Eta técnica é caacteizada pela implicidade, pefomance (bom deempenho dinâmico em a utilização de enoe mecânico) e obutez. O fluo e o toque ão contolado dietamente po um compaado de hiteee, enquanto a coente e tenõe ão contolada indietamente. O acionamento do inveo é deteminado po uma tabela lógica gaantindo a comutação ótima. Uma técnica emelhante é o auto contole dieto (DSC Diect Self Contol) popota po Depenbock (1988), pefeível em aplicaçõe paa alta faia de potência, onde a baia feqüência de comutação do inveo jutifiquem a alta taa de ditoção da coente.(caadei et. alli, 22) 1.3 TÉCNICAS DE CONTROE DE MOTORES DE INDUÇÃO Recente publicaçõe apeentam uma tendência, paa evo de moto de indução de
19 maio deempenho paa técnica de contole po campo oientado e de contole dieto de toque. Na póima ubeçõe ão detalhada ea técnica abodando a etatégia de contole empegada enfatizando paa aplicaçõe enole, ua caacteítica e limitaçõe. 1.3.1 CONTROE POR CAMPO ORIENTADO DIRETO (DFOC) A técnica de contole DFOC etabelece a oientação dieta do fluo (etatóico ou otóico). Em ambo o cao ão uuai a utilização do efeencial íncono paa o DFOC. Na oientação etatóica, o veto fluo etatóico é oientado obe o eio dieto, de foma que a componente do fluo de quadatua é nula λ e q =. Já na oientação no fluo otóico, o veto do fluo otóico enconta-e alinhado ao eio dieto d, de foma que eja nulo o fluo otóico de quadatua λ e q =. Giménez (1995) [17] apeenta detalhadamente a dua foma de oientação. Paa ea oientação, o fluo deve e medido ou etimado e ealimentado. Devido à dificuldade de intala enoe paa menua ee valo, nomalmente, o fluo é etimado e/ou calculado indietamente. Em muito cao, a ealimentação do fluo no contole apeenta uído, pejudicando o deempenho do contolado pincipalmente na baia feqüência, poblema de etimação devido a baia ecitação. Ete é um do pincipai deafio a e anado na utilização deta técnica. Na figua 1.1, é apeentado um diagama de bloco eumido do contole po campo oientado dieto. A pincipal dificuldade de implementação de um contolado enole empegando a oientação de campo dieto é a deteminação da oientação intantânea do veto fluo. Tamai (1985), apud Schaude et. alli (1992) [56], apeentou a pimeia popota empegando modelo de efeência adaptativo (MRAS). Em 1992, Schaude et. alli, publicou outo tabalho neta linha com eduzida compleidade e maio deempenho. Em 1989, Hoi et. alli popô um contole utilizando o obevado de fluo com oientação de campo (FOFO). Ete contole agega obutez ao toque e vaiaçõe paamética do moto. Outo tabalho com ete contolado foi apeentado em Tajima et. alli (1993), onde eultado epeimentai foam obtido em um platafoma a bae de poceado digital de inai (DSP) atetando a obutez.
2 Figua 1.1 Diagama eumido da técnica DFOC Segundo Kubota et. alli (1994), na metodologia apeentada po Schaude e Tajima, vaiaçõe paamética da eitência otóica cauam eo na etimação da velocidade. Deta foma, Kubota ugeiu a etimação intantânea da velocidade e da eitência otóica onde obtinha a velocidade po um obevado de fluo. Seguindo eta tendência, Suwankawin et. alli (22), apeentou um tabalho mai ecente, demotando a análie da etabilidade do contolado. Uma metodologia baeada na geometia e efeito de atuação, foi apeentada po Schoedl (1996) INFORM, detecção indieta do fluo pela medida online da eatância. Um equacionamento matemático é ealizado com a medida de coente e tenõe eativa etatóica, obtendo a chamada eatância complea INFORM. A pati deta, detemina-e infomaçõe da poição angula do fluo. O etudo de técnica que pemitam a opeação em baia velocidade de otação foi popoto po Conoli (24). Utilizando-e quato enoe de tenão, é ealizado um contole po campo oientado dieto enole de eqüência zeo (SZS). A tenão de eqüência zeo do etato é geada atavé da injeção de um inal de alta feqüência adequado, poibilitandoe detecta tanto a amplitude quando a poição angula do fluo otóico. A manipulação deta componente de tenão não afeta a velocidade e o toque. Dede o ínicio da década de 9, obeva-e um inteee no etudo de contoladoe liding mode em aplicaçõe de evoacionamento de moto de coente altenada (indução e imã pemanente). Vilumba-e que eta metodologia pode e uma olução ao contole enole, vito o cecente númeo de tabalho publicado.
21 O contole liding mode é uma técnica de contole obuta a inceteza de itema não-lineae decita po um conjuto de paâmeto em tempo contínuo ou diceto. Sendo o acionamento de evomecanimo dado po fonte de tenão ou de coente altenada, chaveada, é poível conidea o contole de etutua vaiável com oluçõe geada po lei de contole decontínua que levam a tajetóia do itema a deliza obe uma upefície pé-definida no epaço de etado dando oigem ao nome liding mode. Ente ua pincipai caacteítica etão: ejeição de uído ou ditúbio de caga; inenível a vaiaçõe paamética; poibilita eduzi a odem, lineaiza e deacopla o itema; e é de fácil implementação (Utkin et. alli, 1993). Seguindo eta linha de etudo de evomecanimo enole paa motoe de indução, tem-e deenvolvido uma éie de tabalho empegando técnica de contole liding mode: Neve et. alli (1999), Zhang et. alli (2), Tuini et. alli (2), Rodic et. alli (22), acu et alli [35]. A obutez do contolado liding Mode é bem apeentada em tempo contínuo, ma a implementação digital não peeva totalmente ea popiedade devido o tempo de amotagem limita a eitência do vedadeio liding Mode. O poceo de amotagem feqüentemente foça a ocilação em tono do ponto vedadeio (Miawa, 1995). O eultado epeimentai do tabalho apeentado Zhang [73], Tuini [69] e acu [36] ilutam o uído na etimação do toque e do fluo, demoninado chatteing. Ete uído diminui a pecião do contolado, aumenta a peda po aquecimento podendo também povoca vibação mecânica no itema [7]. A olução a ete poblema é a utilização do liding mode diceto, ealizando a pova matemática paa gaanti a etabilidade do itema em malha fechada e a convegência do itema. 1.3.2 CONTROE POR CAMPO ORIENTADO INDIRETO (IFOC) A técnica de contole po campo oientado indieto (IFOC) conidea que o veto do fluo otóico enconta-e alinhado ao eio dieto d, de foma que eja nulo o fluo otóico de quadatua λ e q =. [17] A equaçõe do moto de indução ão aplicada paa calcula o ecoegamento ente o campo magnético do etato e do oto. Ete valo é adicionado a velocidade medida do oto obtendo a velocidade íncona da vaiávei do etato. Ito
22 poibilita deacopla a coente de alimentação do moto e a contola independentemente. Na figua 1.2, é apeentado um diagama de bloco eumido do contole po campo oientado indieto. Figua 1.2 Diagama eumido da técnica IFOC A pincipal devantagem deta técnica etá na dependência ente o cálculo do ecoegamento e a vaiação da contante de tempo do moto que vaia confome a tempeatua. Apea dito, o IFOC apeenta meno uído e tem po natueza uma caacteítica obuta em elação ao DFOC po utiliza a coente etatóica na ealimentação do itema, tonando-e mai atativo no mecado (Haffne, 1998). Váia popota empegando contole po modelo de efeência adaptativo ão apeentada utilizando a técnica IFOC. Algun eemplo ão: Peng et. alli (1994); Jacobina et. alli (2), Câmaa et. alli (24) e Matin (26). A difeença ente o tabalho enconta-e na etutuação do mecanimo de adaptação e incopoação da etimação utilizada. Bée et. alli (21) publicou uma técnica IFOC paa opeação em baia velocidade. É abodada uma difeente foma de contole da coente etatóica. Efetuando um contole da magnitude do vetoe velocidade e coente etatóica. A velocidade é etimada po uma equação baeada no modelo matemático do moto conideando a coente e tenõe de alimentação. Maino et. alli (199) apeentaam uma foma de lineaização do moto de indução tifáico, empegando uma metodologia de contole ealimentado lineaizado (FC feedback lineaization contol) típica de contole de itema não-lineae. Conideando o modelo de
23 quinta odem do moto de indução, incluindo a dinâmica elética e mecânica, foi apeentado uma teoia de deacoplamento do itema. O algoitmo de contole poui identificadoe não lineae com ateamento aintótico do toque e da eitência otóica (que ão aumido contante e conhecido). Conhecendo ee paâmeto, doi contoladoe egulam a velocidade e o fluo otóico deacopladamente. Entetanto, eta técnica não ea enole. Peeada et. alli (1998) publicou uma popota paa ateamento enole da velocidade baeado na peença de ditúbio de toque, eguindo o etudo da técnica de contole apeentada po Maino et. alli (199) [38]. A etatégia de contole apeentada, [51], aegua o deacoplamento do ubitema velocidade e fluo e poui obutez a vaiaçõe paamética da eitência otóica. Baeado na equaçõe do modelo matemático do moto, ão deteminado o contole do fluo e contole de velocidade utilizando o pincípio do modelo inveo. A etabilidade eponencial do fluo e o ateamento da velocidade ão gaantido. Ente outo tabalho publicado eguindo ete conceito de contole etão: Montanai et. alli (2), Peeada et. alli (22), Montanai et. alli (23), Maino et. alli (24); Montanai et. alli (24), Montanai et. alli (27). Eta etatégia é baeada em tê contoladoe ditinto: contole do fluo, contole de velocidade e contole da coente qd. Eta popota ditinguiam-e na foma de oganização da equaçõe e no etimadoe de velocidade utilizado. Em paticula, Maino [39], com alguma modificaçõe aegua o ateamento global do contolado enole, dependendo da obevabilidade do fluo e identificação do paâmeto. 1.3.3 CONTROE DIRETO DE TORQUE (DTC) A etatégia de contole dieto de toque (DTC), intinicamente enole, foi publicada po Takahahi et. alli (1986). O valoe de efeência de fluo etatóico e toque ão compaado com o valoe atuai (medido ou etimado) em contoladoe de hiteee de fluo e toque, epectivamente. Deta foma, eta técnica popicia contola dietamente e independentemente o toque e o fluo, e eleciona o modo ótimo de comutação do inveo atavé da eleção do vetoe de tenão etatóica. A pincipai difeença em elação ao contole po campo oientado, apeentada po
24 Takahahi, ão: O DTC é uma técnica baeada no contole do ciclo limite do fluo e toque. Detemina-e a tenão etatóica ótima atavé de uma tabela de comutação. Eta tabela é oganizada elecionando o melhoe vetoe de tenão de foma a e te uma ápida epota ao toque, aim como minimiza a peda em comutação. A componente hamônica do toque eletomagnético é etita pela banda de hiteee. A feqüência de comutação do compaadoe pode e a mema utilizada pelo contole po campo oientado. Entetanto, o DTC poibilita eduzi, ob a mema condição, ocilaçõe de toque e fluo. Ea ocilaçõe ão elacionada a uído acútico e peda hamônica. A eficiência do DTC em egime pemanente é gaantida contolando a amplitude do fluo de acodo com o toque neceitado, ecluindo-e em baia feqüência de otação. No cao do contole po campo oientado, devido a tenão de aída do inveo e limitada, a epota intantânea ao toque não pode e aeguada. Na técnica de contole DTC, difeentemente do contole po campo oientado, não ão neceáio: eguladoe paa a coente, itema de efeência, geação de inai em lagua de pulo (PWM). Na figua 1.3, é apeentado um diagama de bloco eumido do contole dieto de toque. Figua 1.3 Diagama eumido da técnica DTC A implicidade e o bom deempenho no contole do toque, em egime pemanente e no tanitóio, etão ente ua pincipai vantagen. Entetanto, também ofe com o
25 poblema de vaiação paamética como o contole po campo oientado. O pincipai deafio a eem anado em elação ao DTC ão [9]: Dificuldade de contole do toque e fluo em baia velocidade de otação; Alta ocilação de coente e toque; Feqüência de comutação vaiável; Ruído em baia otaçõe; Auência de contole dieto da coente; No último ano, váio tabalho têm ido publicado viando melhoia deta técnica de contole de motoe de indução. Ente a pincipai contibuiçõe ao DTC etão: Foam popota melhoia na tabela de comutação, como popoto po Nah (1997) [48]. Nete tabalho, um cicuito de aplicação epecífica (ASIC) ealiza a eleção de um do oito vetoe diponívei (endo doi dele vetoe nulo) de tenão etatóica atavé do dado de aída do contoladoe de hiteee de toque e fluo. A magnitude do fluo do etato é nomalmente mantida contante, e o toque é contolado vaiando o ângulo ente o vetoe do fluo etatóico e otóico. Ete método é válido devido a contante de tempo otóica e upeio a contante de tempo etatóica. Aim, o fluo otóico é elativamente etável e a vaiaçõe ão lenta compaada ao fluo do etato. Algun tabalho apeentaam melhoia no compaadoe de hiteee. No tabalho apeentado po Caadei [9], uma análie do efeito da amplitude da banda de hiteee de fluo e toque no deempenho do contolado. O eultado obtido motam que a banda de hiteee do fluo afeta pincipalmente na ditoção da coente em temo de hamônico de baia odem. Alto valoe da banda de hiteee do fluo deteminam peda no cobe. Quando a amplitude da banda de hiteee do toque é etabelecida pela caga, a peda do itema ão unicamente funçõe da vaiação do fluo. Kang et. alli (1999) popô uma modificação na banda de hiteee. A feqüência caacteítica do contolado de hiteee de fluo é difeente da feqüência do contolado de hiteee de toque. Eta modificação faz com que o contoladoe de hiteee do fluo e toque tenham difeente contibuiçõe na feqüência de comutação total. Outa contibuição inteeante foi a implementação de contoladoe DTC com feqüência contante com técnica PWM e SVM. Buja et. alli (24) apeentam o etado da ate de contoladoe DTC com inveoe PWM. A opeação do DTC com feqüência fia poibilita a edução da ocilação de toque e fluo, melhoa o deempenho na patida e em
26 baia velocidade de otação. Etatégia DTC opeando em feqüência contante podem e implementada em malha fechada com contoladoe popocionai integai, peditivo dead-beat ou neuo-fuzzy. É calculado o veto tenão o qual pode e intetizado utilizando técnica de modulação po lagua de pulo (PWM) ou modulação pace-vecto (SVM). Um tabalho com ete enfoque, é o de ai et. alli (21), o qual empega amotagem egula aimética de modulação pace vecto. A intodução de técnica fuzzy e neuo-fuzzy ão popota paa o contole DTC. Bacha et. alli (21) popõem um contolado DTC baeado na lógica fuzzy. O contolado fuzzy poui tê vaiávei de etado e uma vaiável de contole paa atingi o toque e fluo contante. A vaiávei de etado utilizada ão: a difeença ente o fluo de efeência e o etimado no etato, a difeença ente o toque elético e o etimado e a fae com o fluo etatóico. Miloudi et. alli (24) apeentaam um contolado DTC neuo-fuzzy. Ete contolado utiliza a amplitude do fluo etatóico e o toque eletomagnético na deteminação, pelo contolado neuo-fuzzy adaptativo, da tenão pace vecto. A utilização de etimadoe de fluo no contole DTC ão apeentada com o intuito de melhoa o deempenho em baia velocidade de otação. Caadei et. alli (1997) [1] apeentaam uma popota ao deempenho do DTC em baia velocidade de otação ineindo um etimado paa o fluo etatóico. A ineção dete etimado pemitiu uma ignificativa edução da enibilidade do contolado a vaiaçõe paamética e offet do enoe de coente. acu et alli [36] apeentaam um contolado híbido, utilizando o contole bang-bang quando é neceáia uma ápida epota ao toque, e contole pace vecto em egime pemanente. Nete tabalho, um etimado uenbege do fluo etatóico foi empegado paa minimiza o eo cumulativo na etimação da velocidade. 1.4 ESTIMAÇÃO DA VEOCIDADE Na última década, têm ido publicada váia popota de contole em a utilização de enoe mecânico paa motoe de indução tifáico. Agegando conceito de confiabilidade e obutez, aliado a edução do cuto do micocontoladoe (ente ele o poceado digital de inai DSP), a ubtituição de enoe mecânico po algoitmo capaze de etima a velocidade otóica paou a te epaldo comecial. Nomalmente, ete algoitmo de etimação utilizam infomaçõe da coente e tenõe etatóica. O diagama
27 epeentado na figua 1.4 umaiza a pincipai foma de etimação da velocidade. Figua 1.4 Metodologia de Etimação da Velocidade A etimação da velocidade utilizando-e a metodologia da anhua e da injeção de hamônico apeentam deempenho conideável em baia velocidade, muito póima a zeo. Jaen et. alli (1995), Cilia et. alli (1997), Teke et. alli (2) ão algun tabalho neta linha. Entetanto, a injeção de inai caua ocilaçõe de toque, vibação e uído audível. Ete tipo de etimação é aplicável paa motoe com caacteítica contutiva epeciai, não paa motoe padõe, não endo o foco de etudo dete tabalho. Na póima ubeçõe, ão detalhada técnica de etimação de velocidade que empegam paâmeto elético (tenão e coente). 1.4.1 ESTIMAÇÃO DO ESCORREGAMENTO Abbondanti et. alli (1975) publicaam uma da pimeia foma de etimação da velocidade medindo omente a tenão e a coente etatóica. Baeando-e no modelo equivalente do moto de indução no efeencial etacionáio, é obtida uma equação que elaciona o conjugado eletomagnético T e com a velocidade otóica ω:
28 R 2 π f Te ω = N V R j ω I ( ) (1.1) ω= ω + ω (1.2) e N e f, epectivamente, ão o númeo de pae de pólo e a feqüência de acionamento do etato. ω e ω e ão o ecoegamento e a velocidade etacionáia. A fote dependência paamética, pincipalmente a eitência otóica, e a limitação da etimativa ao egime pemanente ão algun do entave da metodologia de Abbondanti [1]. Boe et. alli [6] apeentaam um contolado DFOC. A equaçõe (1.3) e (1.4) indicam a etimação do ecoegamento e velocidade íncona. Eta técnica de etimação tem o inconveniente de e enível à vaiação paamética da eitência etatóica. ω ( ) I 1+ σ T q = T λd σ Id ( ) (1.3) ω = ( ) ( ) V R I λ V R I λ q q d d d q e 2 λ (1.4) Onde T 2 = e σ m R =. Bée et. alli [5] popueam um contole IFOC enole baeado em uma equação que elaciona o ecoegamento do moto com a coente de quadatua do etato I e q e o e fluo de eio dieto do oto λ d. Eta equação é deteminada atavé do modelo matemático do moto em coodenada íncona. R I ω = e m q e λd (1.5) O itema de contole apeentado po Bée [4] poui bom deempenho em baia velocidade de otação e no contole de toque. Entetanto, a etimação é batante uidoa na paagem da velocidade otóica po zeo.
29 1.4.2 MODEO DE REGRESSÃO INEAR Modelo egeão linea ão metodologia de etimação paa itema não lineae, podendo e utilizado paa etimação de paâmeto aumentando o númeo de etado. Vélez-Reye et alli (1989) popueam um etimado de eo mínimo quadático da função de tanfeência. Eta função é obtida atavé do modelo matemático do moto: I V 1 1 1 + jω σ σ T = R + jω jω 2 T R 1 + + σ σ T (1.6) A velocidade otóica é etimada com bae na mediçõe de tenão e coente etatóica. Conideando o paâmeto da planta conhecido, a etimação da velocidade é olucionada po método de egeão linea: Y(k) = C (k) θ (1.7) Véle-Reye [71] utilizou um algoitmo RS paa etimação do paâmeto θ. A figua 1.5 apeenta o diagama de bloco do itema popoto. Minami et. alli (1991) apeentaam uma popota com tê modelo de egeão linea, utilizando a medida de tenão e coente etatóica. Cada um do modelo poui uma ecala de tempo difeente, conideando o paâmeto de inteee e ua taa de vaiação. Eta popota eduz o efoço computacional po ciclo de amotagem, melhoando a obutez em elação a vaiaçõe paamética como a eitência etatóica. Um do poblema deta técnica, ão o hamônico da tenão devido a comutação do inveo que ocaionam impeciõe na etimação da velocidade. Ente outo tabalho empegando a etimação da velocidade po egeão linea etão: Kook et. alli (1998) e Véle-Reye et. alli (21). Em Kook, é apeentado um algoitmo tipo ede neual RS poibilitando uma convegência mai ápida quando o paâmeto ão póimo do vedadeio. Já na publicação de Véle-Reye, ão popota melhoia na etimação da velocidade empegando a etimação do paâmeto elético,
3 como a eitência etatóica, a contante de tempo ente outo. Figua 1.5 Metodologia de Etimação da Velocidade utilizando egeão linea (popota po Vele-Reye et. alli, 1993) 1.4.3 MODEO DE REFERÊNCIA (MRAS) A utilização de contoladoe adaptativo tem apeentado gande contibuiçõe no deenvolvimento de evoitema enole paa moto de indução. Agegam ao itema alto deempenho memo quando a planta não é bem conhecida ou peante vaiaçõe paamética. O algoitmo dete tipo de contole baeia-e na compaação da aída da planta com um obevado (modelo de efeência). A difeença ente ambo é ealimentada po um mecanimo de adaptação ajutando o obevado. Pode-e defini doi tipo de contoladoe po modelo de efeência: Obevadoe de coente e/ou fluo. Obevadoe de foça conta-eletomotiz ou potência eativa. Obevadoe de coente e/ou fluo: Kubota et. alli (1993) apeentou um contole MRAS com um obevado do fluo otóico. Foi conideado o modelo da planta e o modelo de efeência, endo I X = λ e I X = λ. A figua 1.6 iluta o contole MRAS popoto po Kubota (1993).
31 X= A X+ B v (1.8) ( ) X = A X + B v + G i i (1.9) A e B ão matize do modelo matemático do moto de indução. Â e G ão matize do obevado que elacionam caacteítica do modelo matemático do moto de indução. Figua 1.6 Metodologia de Etimação da Velocidade utilizando obevadoe de fluo (popota po Kubota et. alli, 1993) A etimação utilizando obevadoe de coente e/ou fluo apeentam poblema na pova da etabilidade. Confome Hanefo (2), a dinâmica não-lineae do fluo no acionamento enole de motoe de indução apeentam como caacteítica múltiplo ponto de equilibio. O ponto de equilibio deejado, em coodenada íncona, é λ ef + j. λ ef é a efeencia de fluo que, no melho do cao, etá localizada em ponto aintoticamente etávei. Entetanto, até memo a etabilidade local é feqüentemente pedida po um modo de opeação egeneativo. A etabilidade global é uma popiedade deejada na etimação da velocidade empegando-e obevadoe de coente e/ou fluo. Em Kubota [32] e Mae [37], lei de contole e obevadoe de velocidade adaptativo pojetado utilizando teoia de etabilidade de yapunov, implicando na etabilidade global. Entetanto, a análie da etabilidade não é eecutada etitamente, como é motado em Hinkkanen [22] e Tajima [64] epectivamente.
32 Hanefo (27) [2] publicou um atigo demotando que a pova uando yapunov ão falha paa obevadoe de coente e/ou fluo enole. Eta análie contaia o tabalho apeentado po Ciincione et. alli (26) e Suwankawin et. alli (26). Segundo Hanefo [2], a funçõe candidata de yapunov na foma ugeida po Kubota [32], Mae [37], Ciincione [13] e Suwankawin [62] não podem e funçõe yapunov e não povido de mediçõe do fluo ou da velocidade. Coneqüentemente, é falha a etabilidade global do acionamento de motoe de indução enole utilizando ete obevadoe MRAS, aumindo peunçõe azoávei, ete etimadoe ão maginalmente etávei, paívei de eo de egime pemanente contante ou ocilatóio. Em 28, Hanefo et. alli [21] publicaam um tabalho demotando a completa etabilidade de obevadoe de odem eduzida e completa, incluindo o pojeto do ganho neceáio paa atingi a etabilidade. Obevadoe de foça conta-eletomotiz ou potência eativa: Peng et. alli [53] apeentaam dua foma contole MRAS, utilizando a foça contaeletomotiz ou a potência eativa, no luga do fluo e/ou coente. Salienta-e como pincipal contibuição, neta popota, a eliminação da opeação de integação. A equaçõe do MRAS utizando a foça conta-eletomotiz e m e etimada e m ão 1 1 ω 2 T m T e m = I m + I 1 1 ω T T (1.1) R σ em = V + R I σ I (1.11) A coente de magnetização I m é dada po I I I (1.12) m = + m Paa minimiza o efeito da eitência etatóica R, multiplica-e a foça contaeletomotiz e ua etimativa po I, obevando a potência eativa q m. A figua 1.7 iluta a etimativa da velocidade utilizando a potência eativa popota po Peng et. alli [53].
33 1 ω 2 T m q m = I I m 1 (1.13) ω T σ qm = I V σ I (1.14) Figua 1.7 Metodologia de Etimação da Velocidade utilizando potência eativa (popota po Peng et. alli, 1994) 1.4.4 FITRO DE KAMAN O filto de Kalman é um obevado eficiente e obuto tanto paa itema lineae quanto não lineae. Ete filto baeia-e na minimização do eo de covaiância etimado. Sua aplicação é adequada paa obte a etimação de vaiávei de etado e paâmeto do modelo e elimina uído de medida. A etimação da velocidade empegando filto de Kalman é uma técnica baeada no modelo do moto. O moto é modelado como um itema de teceia odem, endo a velocidade otóica uma vaiável de etado adicional. Uma função de eo quadático minimiza eo na mediçõe do itema. Eta função eo é calculada tendo como bae a vaiávei de etado peditiva, levando em conideação uído e vaiaçõe paamética do modelo. Paa maioe detalhe vide Holtz [23]. Kim et. alli (1994) apeentaam uma popota enole, confome ilutado na figua 1.8. A vaiávei de etado ão compota po coente etatóica, fluo otóico e
34 velocidade otóica. É empegado um filto de Kalman etendido paa identifica a velocidade otóica e fluo otóico baeada na medida da coente etatóica e tenão do baamento capacitivo do inveo (V cc ). A velocidade etimada é ealimentada no contolado e na tanfomação do itema de efeência (oientado no fluo otóico). Figua 1.8 Metodologia de Etimação da Velocidade utilizando Filto de Kalman (popota po Kim et. alli, 1994) A utilização de um filto de Kalman com odem eduzida foi popota po Kim et. alli (1995). Neta popota, não é neceáio a medição da tenão do baamento capacitivo do inveo, endo obtida indietamente pela função de comutação. Paa compena o eo de velocidade é empegado um contolado popocional integal. A foma eduzida do filto de Kalman apeentou-e mai obuta a vaiaçõe na eitência otóica. A pincipai limitaçõe deta técnica devem-e: Senibilidade paamética. Eige um maio efoço computacional. Opeação em baia velocidade; o fluo otóico fica enfaquecido dificultando ua etimação devido a e uma técnica de contole oientado dieto. Paa o cálculo da matiz de ganho do filto de Kalman é neceáio o conhecimento da ditibuição do uído. Não endo bem conhecida eta ditibuição, a minimização do uído não pode e gaantida.
35 1.5 JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS DO TRABAHO PROPOSTO Depetado o inteee da comunidade científica a evomecanimo de moto de indução, têm ido popota váia técnica de contole contole ecala, contole vetoial (IFOC e DFOC) e contole dieto de toque. Confome o etado da ate na eçõe anteioe, têm-e deenvolvido divea metodologia paa o contole e a etimação da velocidade. Emboa o gande númeo de tabalho, o contole enole ainda poui ceto entave a eem olucionado. A obutez a vaiação de caga (ditúbio de toque) e a opeação em baia velocidade de otação etão ente ele. A metodologia de contole DFOC e DTC apeentam em ua concepção o contole do toque. Entetanto, pouem deempenho pejudicado na etimação de velocidade em baia velocidade de otação. Devido ao enfaquecimento do fluo neta faia de opeação, a utilização deta metodologia de contole não é aconelhada. Aim, o contole IFOC é mai indicado. Maino e Montanai apeentam uma eqüência de tabalho empegando o contole IFOC ealimentado lineaizado (FC feedback lineaization contol). Eta metodologia empega contole de fluo, de velocidade e de coente qd. A união dete tê contoladoe poibilita a ealimentação do toque (medido ou etimado) paa ua compenação. Ente ua pincipai caacteítica etão: o ateamento do eo de velocidade, a egulação do fluo, é aeguada etabilidade e convegência do itema e, obutez a vaiaçõe de toque. A pincipal contibuição dete tabalho é o etudo de uma técnica de contole em a utilização de enoe mecânico e aveigua ua obutez a ditúbio de toque em baia velocidade de otação. Popõe-e o etudo da técnica de contole IFOC ealimentado lineaizado (FC) utilizando a etimação da velocidade po modelo de efeência da potência eativa. Objetiva-e atavé de imulação e implementação epeimental aveigua o deempenho dete itema de contole fente a vaiaçõe de caga em alguma faia de velocidade (ente 1% a 5% do valo nominal). 1.6 DESCRIÇÃO DOS CAPÍTUOS Na equência, ete tabalho etá oganizado como egue:
36 O capítulo doi apeenta a modelagem, a metodologia de etimação da velocidade ecolhida e do toque. É ealizado uma beve decição da modelagem do moto de indução tifáico tipo gaiola de equilo, abodando ua etutua elética e mecânica, a demotação detalhada do deenvolvimento da equaçõe em difeente efeenciai enconta-e no aneo A. Paa efetua a etimação da velocidade, empegou-e uma metodologia modificada do etimado popoto po Peng et. alli (1994). A velocidade etimada é filtada po um filto de Kalman de odem eduzida, onde também é obtida a etimação do toque. A etutua e o deenvolvimento de pojeto do contolado popoto ão decito no capítulo tê. Empegando-e a equaçõe do modelo matemático do moto apeentado no capítulo doi, o itema de contole é fomulado atavé da etatégia de contole ealimentado lineaizado (FC feedback lineaization contol) típica de itema não-lineae. Ete itema é compoto de tê contoladoe ditinto: contole de fluo, contole de velocidade e contole da coente qd. Paa melhoa a epota dinâmica do itema, foam ineido contoladoe popocionai integai (PI) no contoladoe da coente qd e no contole de velocidade. É motado o deenvolvimento e pojeto dete contoladoe PI. De foma a aveigua o deempenho do evoitema enole popoto, eultado de imulação ão apeentado no capítulo quato. Na imulação do itema é empegado o oftwae Matlab. São apeentada a metodologia utilizada na dicetização do algoitmo do itema de contole e no etimadoe de velocidade e de toque. A platafoma de contole e a metodologia do enaio ão detalhada no capítulo cinco. A imulação em hadwae de tempo-eal é apeentada, decevendo a devida conideaçõe paa a implementação do algoitmo de contole no DSP. Poteiomente, eultado epeimentai ilutam o deempenho do itema. Finalmente no capítulo ei, ão apeentado a concluõe obtida dete tabalho bem como a popota paa tabalho futuo. 1.7 CONSIDERAÇÕES FINAIS DO CAPÍTUO Nete capítulo, apeentou-e um etudo obe evoitema de motoe de indução tifáico. A pati deta evião algun ponto podem e mencionado: O contole DFOC poibilita contola independentemente o toque e o fluo otóico. Entetanto, a ealimentação do fluo no contole pode apeenta uído, pejudicando o