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Controle de Motores de Indução
● UERJ● PROMINP
● Prof. José Paulo V. S. da Cunha
● Referência:– Bose, B. K., Modern Power Electronics and AC
Drives, Upper Saddle River: Prentice Hall PTR, 2001. Seções 5.3, 7.1, 7.2 e Capítulo 8.
● Rio de Janeiro, 25 de setembro de 2012.
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Motores de Indução
● Duas categorias:– Rotor bobinado– Rotor tipo gaiola
● Controle de motores com rotor bobinado:
Reostato no rotor Chopper no rotor
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Motores de Indução
● Vantagens dos motores tipo gaiola:
– Construção simples e de baixo custo– Sem escovas– Demandam menos manutenção– Rotor com menor inércia– Mais adequados a atmosferas explosivas ou sujas
● Desvantagens:
– Modelo dinâmico mais complexo– Controle e acionamento mais difícil
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Acionamento de Motor de Indução Trifásico
● Inversor tipo ponte conectado a retificador:
● Modos de acionamento:– Onda quadrada– Modulação de largura de pulso (PWM)
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Controle de Motores de Indução
● Diagrama geral:
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Controle de Motores de Indução
● Modelo para pequenos sinais (incremental):
● Limitação: válido apenas na vizinhança do ponto de operação
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Controle de Motores de Indução
● Modelo para pequenos sinais no domínio da frequência (funções de transferência):
● Facilita projeto de controladores
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Controle Escalar de Motores de Indução
● Controle volts/Hz em malha aberta:
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Controle Escalar de Motores de Indução
● Controle volts/Hz em malha aberta:– Método mais popular de controle de velocidade– Frequência comanda velocidade, assumindo-se
escorregamento pequeno– Ganho G mantém relação tensão/frequência e
fluxo constantes:
– Tensão boost V0 mantém fluxo e torque até com
velocidade nula
s=V s
e
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Controle Escalar de Motores de Indução
● Controle de velocidade em malha fechada via acionamento volts/Hz e malha de controle de escorregamento:
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Controle Escalar de Motores de Indução
● Controle V/Hz permite variação no fluxo causada pela:
– Variação da tensão de alimentação;– Variação de parâmetros da máquina;– etc.
● Isto reduz torque e o torna sensível ao escorregamento
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Controle Escalar de Motores de Indução
● Controle de velocidade com controle de torque e fluxo é alternativa ao V/Hz:
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Controle Escalar de Motores de Indução
● Inversor com realimentação de corrente para controle de torque e fluxo:
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Problemas do Controle Escalar de Motores de Indução
● Inerentemente acoplado: tanto torque quanto o fluxo dependem da tensão e da frequência
● Resposta lenta● Comportamento não-linear● Facilmente instabilizável
● Alternativa: Controle vetorial
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Controle Vetorial de Motores de Indução
● Também denominado controle por campo orientado
● Aplicável a motores assíncronos ou síncronos
● Permite controlar motor de indução como se fosse motor CC com excitação independente
● Excelente desempenho dinâmico● Demanda microprocessadores de alto
desempenho, ex.: DSP – digital signal processor
● Cada vez mais popular
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Controle Vetorial de Motores de Indução
● Analogia com motor CC:
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Controle Vetorial de Motores de Indução
● iqs
e ids
giram sincronamente com ωe
● Equações de torque são análogas!
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Controle Vetorial de Motores de Indução
● Princípio de implementação:
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Controle Vetorial de Motores de Indução
● Controle vetorial direto:
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Controle Vetorial de Motores de Indução
● Controle vetorial direto,estimador de fluxoembutido no diagramaanterior:
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Controle Vetorial de Motores de Indução
● Modelo dinâmico de um acionamento vetorial:
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Controle Vetorial de Motores de Indução
● Efeito do descasamento da resistência do rotor:
● Parâmetros podem ser estimados pelo DSP
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Conclusões
● Acionamentos básicos:– Controle escalar realizado por inversores com
frequência variável– Acionamento mais popular: V/Hz– Mérito: simplicidade– Problema: baixo desempenho dinâmico
● Controle vetorial:– Melhor desempenho dinâmico– Possibilidade de implementação sem sensores– Problema: mais complexo