Estudo de técnicas de controle de máquinas de relutância chaveada para aplicações em sistemas de acionamentos com velocidade variável

• Main Author: Almeida, Lucas Alves de
• Other Authors: Oliveira, Janaína Gonçalves de
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) 2018
• Subjects: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA; Máquina de relutância chaveada; Acionamentos de velocdade ajustável; Controle de corrente; Controle de histerese; Controle PI; Controle em modos deslizantes; Switched reluctance machine; Adjustable speed drives; Current control; Hysteresis regulator; PI controller; Sliding mode control
• Online Access: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/6837

Submitted by Renata Lopes ([e-mail]) on 2018-05-25T12:16:21Z No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) === Approved for entry into archive by Adriana Oliveira ([e-mail]) on 2018-06-14T11:52:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) === Made available in DSpace on 2018-06-14T11:52:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 === Sistemas eletromecânicos são de grande importância atualmente, e a procura por maior eficiência e desempenho aliados a um menor custo justificam a busca por alternativas tanto em topologia quanto no controle e acionamento de tais sistemas. A máquina de relutância chaveada é capaz de cumprir estes requisitos e tem despertado o interesse de pesquisadores e empresas nos últimos anos, emergindo como uma alternativa viável em diversas aplicações. Porém, esta máquina possui características singulares. Por conta de sua estrutura duplamente saliente, seu funcionamento correto depende da aplicação de pulsos de corrente por determinados intervalos de tempo, e na sequência correta, seus parâmetros são variáveis no tempo, apresentando um comportamento com características não-lineares. Tais particularidades fazem com que seja difícil controlar o torque destas máquinas, as quais possuem a tendência de apresentar altas oscilações durante a mudança da excitação de cada fase. Este trabalho tem por objetivo contribuir com o estudo da modelagem e do acionamento de uma máquina de relutância chaveada. É apresentada sua modelagem matemática e um modelo de simulação que leva em consideração as não linearidades existentes. Em seguida são apresentadas técnicas de controle de corrente que incluem um regulador de histerese, um controlador PI e um controlador por modos deslizantes. Também é utilizado um método capaz de determinar o momento em que cada fase deve ser acionada, baseado no ângulo do rotor, e uma técnica de variação dos ângulos de acionamento de maneira dinâmica, usados em conjunto com os controladores propostos. O trabalho também caracteriza e apresenta as funções de divisão de torque como uma maneira de reduzir drasticamente as oscilações de torque. São apresentadas as operações como motor e como gerador, bem como um exemplo de aplicação de modo a ilustrar ambos os modos de operação. === Electromechanical systems have a huge relevance nowadays, and seeking for improvements in efficiency and performance at the lowest cost make valid to identify topological and control alternatives of these systems. The switched reluctance machine is capable to fulfill such requirements and emerges as an interesting field of research. Academics and industrial works shows that it is a promising alternative in several applications. However, this machine presents unique characteristics, like the doubly salient structure, the necessity to apply phase currents in a sequence determined by the stator/rotor pole ratio, its time variantparameters,andthestrongnonlinearcharacteristics. Suchsingularitiesmaketorque control hard, as it tends to present high ripples and makes a lot of noise. This thesis aims to contribute on switched reluctance machine modeling and drive system. A mathematical model is presented, and also a simulation model that accounts for nonlinearities, making possible to simulate the machine accurately in a computational environment. A hysteresis regulator, a PI controller and a sliding mode controller are designed and simulated. An algorithm to determine when each phase should be excited based on rotor angle is used, and a technique to change such firing angles dynamically is developed that can be used along with current control methods presented. The work also defines and presents torque sharing functions as a way to greatly reduce torque ripple. Motor and generator operation are contemplated, and both modes are illustrated in an application example.