As diferenças significativas entre os valores nominais dos parâmetros e os valores dos pa- râmetros obtidos experimentalmente reforçam a necessidade de determinar a qualidade dos
Tabela 3.2. Valores nominais e valores experimentais
Potência nominal (kW) 1, 13
Tensão nominal (V) 200
Corrente nominal (A) 7, 2
Velocidade máxima (rpm) 6000
Pares de pólos 4
Torque máximo a rotor bloqueado (Nm) 2, 5
parâmetros estimados. Para determinar a qualidade dos parâmetros obtidos com técnica pro- posta é necessário efetuar um procedimento de validação. O procedimento de validação adotado no presente trabalho foi dividido em três fases:
1. Acionou-se a máquina em teste (máquina 1) com uma máquina auxiliar (máquina 2) a velocidade de 900 rpm. A velocidade foi registrada através do sistema de medição da plataforma experimental. As tensões terminais a vazio neste caso correspodem às forças eletromotrizes geradas pela máquina esαmed e esβmed. As formas de onda de esαmed e esβmed foram adquiridas pelo sistema de medição.
2. Ainda com a máquina 1 funcionando como gerador a velocidade síncrona, conectou-se aos seus terminais um banco resistivo de 10Ω/100W por fase. As correntes de carga isα e isβ
foram registradas através do sistema de medição da plataforma experimental.
3. De posse dos valores experimentais de resistência de fase, indutâncias fase-fase, variações dos fluxos induzidos pelos ímãs e correntes de carga isα e isβ, foram calculadas as forças
contra-eletromotrizes esperadas a mesma velocidade (esαcalc e esβcalc) por substuição na equação de tensão no referencial αβ.
4. Calculou-se o erro médio quadrático entre as forças eletromotrizes medidas e calculadas com os valores dos parâmetros obtidos experimentalmente.
Na Figura 3.7 são apresentadas as forças eletromotrizes de eixo α medida esαmed e calculada esαcalc. Além disso, é exibido o erro instantâneo εsα= esαmed− esαcalc.
Na Figura 3.8 são exibidas as forças eletromotrizes de eixo β esβmed medida e calculada esβcalc bem como o erro instantâneo εsβ = esβmed− esβcalc.
Figura 3.7. Resultado experimental: Fem medida, fem calculada de eixo α e erro instantâneo εsα a
900 rpm e 10Ω/fase.
O critério de avaliação adotado foi o erro médio quadrático entre as forças eletromotrizes medidas e calculadas através do modelo αβ, isto é:
Esα = 1 N N X k=1 [esαmed(k) − esαcalc(k)] 2 (3.22) Esβ = 1 N N X k=1 [esβmed(k) − esβcalc(k)] 2 (3.23)
onde N representa o número de amostras.
Para os resultados apresentados nas Figuras 3.7 e 3.8, utilizou-se N = 680. Os erros médios quadráticos obtidos foram os seguintes:
Esα = 1, 32721V2/amostra
Esβ = 0, 83601V2/amostra
Este valores de erro representam 5, 3% e 3, 4% da amplitude da amplitude da força eletro- motriz medida para o eixo α e β, respectivamente. Isto significa que o modelo definido por (3.3) juntamente com os parâmetros obtidos utilizando técnica proposta podem ser utilizados para descrever satisfatoriamente o comportamento dinâmico da máquina 1.
Figura 3.8. Resultado experimental: Fem medida, fem calculada de eixo β e erro instantâneo εsβ a
900 rpm e 10Ω/fase.
3.5 CONCLUSÕES
Neste capítulo foi apresentado uma técnica que permite a determinação das indutâncias d e q a partir da identificação das variações das indutâncias fase-fase da máquina em função da posição rotórica. O método baseia-se na medição de pulsos de tensão e de corrente e, ainda na medição da posição mecânica do rotor, o que torna simples sua implementação em um sistema de acionamento padrão. O método foi implementado em um sistema comercial de acionamento de máquinas a ímã e não necessita circuitos adicionais para a determinação dos parâmetros da máquina.
Além disso, a técnica não requer acesso ao neutro da máquina, não supõe que exista simetria entre as fases das máquina tampouco que as indutâncias variem de forma senoidal com a posição do rotor. Dessa forma, o procedimento proposto torna-se interessante, sobretudo, para máquinas as quais não se dispõe de acesso ao neutro.
Foram realizados outros testes para diferentes valores da corrente Imax, entretanto para a
máquina estudada não foi observada variação nas indutâncias de eixo d e eixo q. Os parâme- tros determinados experimentalmente pelo método proposto foram validados de acordo com a
comparação entre as forças eletromotrizes geradas a vazio e aquela obtida pelo modelo. Os resultados obtidos foram satisfatórios.
Os valores dos parâmetros determinados experimentalmente diferiram dos valores nominais da máquina. Por outro lado, a metodologia de validação demonstrou que o modelo da máquina juntamente com os parâmetros calculados pode descrever adequadamente o comportamento da máquina. Deste modo, é preferível utilizar os parâmetros determinados experimentalmente no cálculo dos ganhos dos controladores para o caso de sistemas de acionamento de alto desem- penho.
SISTEMA DE CONTROLE DA MÁQUINA
Este capítulo inicia com a apresentação e discussão de um sistema de acionamento genérico da máquina síncrona a ímã permanente apresentada no Capítulo 1. Os princípios para controle da máquina PMSM são delineados. Além disso, nas seções seguintes, são apresentadas os elementos que constituem o sistema de controle da máquina PMSM.
4.1 CONTROLE DA MÁQUINA PMSM
A estrutura de controle para a maioria das máquinas de corrente alternada a ímã permanente apresenta as seguintes características em comum para operação com alto desempenho: controle da malha posição/velocidade; enfraquecimento de campo e controle vetorial; controle da malha de corrente. A Fig. 4.1 apresenta um esquema básico das diversas malhas de controle citadas. O sistema de controle recebe os comandos do operador e as medidas das grandezas elétricas e mecânicas fornecidas pelos sensores. Processa o algorítmo de controle e então pela correta ação de chaveamento do conversor de potência, de acordo com os sinais produzidos pelo sistema de controle, controla o fluxo de potência da fonte para o motor. Neste esquema o conjugado de referência é definido pelas malhas mais externas. As correntes de referência de eixo d e q, no referêncial rotórico são então obtidas do mapeamento do conjugado de referência usando a equação. As correntes de referência são transformadas para o referencial estatórico (isd,
isq) usando a informação do ângulo do rotor e as equações de rotação. O controlador de
corrente força as correntes medidas a rastrearem os sinais de referência gerando os estados de chaveamento do conversor. O regulador de corrente pode estar também no referencial síncrono.
Figura 4.1.Diagrama de controle da máquina PMSM