Sistema Automático de Caracterização de Máquinas a Relutância Variável e Modelagem não Linear por Interpolações Utilizando Smoothing Splines

Authors

  • Ta´rcio A. S. Barros Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil
  • Paulo S. Nascimento Filho Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil
  • Adson B. Moreira Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil
  • Vanessa S. C. Teixeira Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil
  • Marcelo G. Villalva Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil
  • Ernesto Ruppert Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2015.2.140150

Keywords:

Curvas de Magnetizac¸a˜o, Ma´quina de Relutaˆncia Varia´vel, Smoothing Splines

Abstract

Este trabalho apresenta em detalhes um sistema automa´tico que permite obter as curvas de magnetizac¸a˜o da ma´quina a relutaˆncia varia´vel (MRV). Sa˜o estudadas te´cnicas de interpolac¸o˜es no processamento dos dados dos ensaios para obter o modelo na˜o linear de uma MRV 12/8. E´ proposto o uso da te´cnica smoothing splines que permitiu obter um modelo preciso e condizente com o funcionamento da MRV. Resultados de simulac¸o˜es e ensaios experimentais confirmaram a eficieˆncia do sistema e a importaˆncia da obtenc¸a˜o de curvas reais quando se deseja ter modelos precisos de uma MRV.  

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Author Biographies

Ta´rcio A. S. Barros, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil

nascido em 1987 em Petrolina-PE e´ engenheiro eletricista (2010) pela Universidade Federal do Vale do São Francisco, mestre (2012) em Engenharia Ele´trica pela Universidade Estadual de Campinas. Atualmente e´ doutorando em Engenharia Ele´trica da Universidade Estadual de Campinas UNICAMP. Tem experiência na a´área de Engenharia Ele´trica, com ênfase em eletrônica industrial, sistemas de controles eletrônicos, instrumentaçao eletrônica e Física de materiais e nanotecnologia. E Membro da Sociedade Brasileira de Eletroˆnica de Poteˆncia (SOBRAEP) e do IEEE.

Paulo S. Nascimento Filho, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil

nascido em 1985 em Bele´m-PA Graduou-se em Engenharia Ele´trica, em 2009, e obteve o t´ıtulo de Mestre em engenharia ele´trica em 2011 Engenharia de São Carlos, Universidade de Sa˜o pela universidade Federal do Para´ (UFPA). Atualmente e´ Paulo, São Carlos, Jul. 2011. doutorando em Engenharia Ele´trica do FEEC/UNICAMP, onde pesquisa estrate´gias avançadas de controle e eletrônica de potência aplicado a` Geração Distribui´ıda.

Adson B. Moreira, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil

nasceu em Fortaleza 1979, possui graduac¸a˜o (2003) e mestrado em engenharia ele´trica (2006) pela Universidade Federal do Ceara´ (UFC). E´ professor assistente do curso de engenharia ele´trica da UFC-Sobral. Atualmente e´ doutorando na Faculdade de Engenharia Ele´trica e de Computac¸a˜o da Universidade Estadual de Campinas.Tem experieˆncia nas a´reas de eficieˆncia energe´tica, qualidade de energia, acionamentos de ma´quinas de ele´tricas.

Vanessa S. C. Teixeira, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil

nasceu em Fortaleza 1982, possui graduação em engenharia ele´trica (2004), mestrado em engenharia ele´trica em (2008), pela Universidade Federal do Ceara´. Atualmente e´ Professora Assistente do Curso de Engenharia Ele´trica da Universidade Federal do Ceara´ - Campus de Sobral. Possui experiência na a´rea de engenharia ele´trica, com ênfase em projeto de ma´quinas ele´tricas de relutância, te´cnicas de modelagem de ma´quinas ele´tricas e eficiência energetica em ma´quinas motrizes.

Marcelo G. Villalva, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil

Professor da Faculdade de Engenharia Ele´trica e de Computac¸a˜o (FEEC), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Possui experieˆncia em eletroˆnica de poteˆncia, energia solar fotovoltaica, acionamentos ele´tricos, filtros ativos, sistemas de controle e processamento digital. A´ reas de pesquisa atuais: eletroˆnica de poteˆncia, energias renova´veis, gerac¸a˜o distribu´ıda, redes inteligentes, ve´ıculos ele´tricos e qualidade de energia. Membro da Sociedade Brasileira de Eletroˆnica de Poteˆncia, SOBRAEP, desde 2003.

Ernesto Ruppert, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP Campinas - SP, Brasil

Graduou-se em engenharia ele´trica em 1971, obteve o mestrado em 1974, e doutorado tambe´m engenharia ele´trica pela FEEC/UNICAMP em 1983, realizou po´s doutorado na GE Canada´ na a´rea de projeto de geradores s´ıncronos e de sistemas de excitac¸a˜o esta´tica de geradores s´ıncronos nos anos de 1987 e 1988 . E´ Professor Titular da FEEC/UNICAMP desde 2000. Atua nas seguintes a´reas de pesquisa: Dinaˆmica de Sistemas de Energia Ele´trica, Limitadores de Corrente Ele´trica Supercondutores, Ma´quinas Ele´tricas, Eletroˆnica de Poteˆncia, Acionamentos Ele´tricos com Velocidade Varia´vel, Energias Renova´veis, Qualidade de energia e Eficieˆncia Energe´tica. E´ Membro da Sociedade Brasileira de Eletroˆnica de Poteˆncia, SOBRAEP.

References

R. Krishnan,Switched reluctance motor drives,modeling,simulation, analysis, design, and applications.CRCPress, 2001. https://doi.org/10.1201/9781420041644 DOI: https://doi.org/10.1201/9781420041644

T. Sawata,The switched reluctance generator, ElectronicControl of Switched Reluctance Machines.NewnessPower Engineering Series, 2001. https://doi.org/10.1016/B978-075065073-1/50012-2 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-075065073-1/50012-2

R. Cardenas, R. Pena, M. Perez, J. Clare, G. Asher,P. Wheeler, "Control of a switched reluctance generatorfor variable-speed wind energy applications",IEEETransactions on energy conversion, vol. 20, n. 4, pp. 691-703, Dez. 2005. https://doi.org/10.1109/TEC.2005.853733 DOI: https://doi.org/10.1109/TEC.2005.853733

H. Chen, J. Gu, "Implementation of the three-phaseswitched reluctance machine system for motors andgenerators",IEEE/ASME Transactions on Mechatronics,vol. 15, n. 3, pp. 421-432, Jun. 2010. https://doi.org/10.1109/TMECH.2009.2027901 DOI: https://doi.org/10.1109/TMECH.2009.2027901

Y. T. Chang, K. Cheng, "Sensorless position estimationof switched reluctance motor at startup using quadraticpolynomial regression",IET Electric Power Applications, vol. 7, n. 7, pp. 618-626, Ago. 2013. https://doi.org/10.1049/iet-epa.2012.0306 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-epa.2012.0306

W. Ding, D. Liang, "A fast analytical model for anintegrated switched reluctance starter/generator",IEEETransactions on Energy Conversion, vol. 25, n. 4,pp. 948-956, Dez. 2010. https://doi.org/10.1109/TEC.2010.2052620 DOI: https://doi.org/10.1109/TEC.2010.2052620

W. Ding, D. Liang, "Modeling of a 6/4 switchedreluctance motor using adaptive neural fuzzy inferencesystem",IEEE Transactions on Magnetics, vol. 44, n. 7,pp. 1796-1804, Jul. 2008. https://doi.org/10.1109/TMAG.2008.919711 DOI: https://doi.org/10.1109/TMAG.2008.919711

D. A. Andrade, R. Krishnan, "Characterization ofswitched reluctance machines using fourier seriesapproach",inIEEEIASIndustryApplicationsConference, pp. 48-54, 2001. https://doi.org/10.1109/IAS.2001.955391 DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.2001.955391

A. F. V. Silveira, "Modelagem, construc ̧ ̃ao, testes ean ́alise de desempenho de um gerador a relutˆanciachaveado", Tese, Faculdade de Engenharia El ́etrica,UFU, Universidade Federal de Uberlˆandia, Abr. 2008.

B. Ganji, J. Faiz, K. Kasper, C. Carstensen,R. De Doncker, "Core loss model based on finite-element method for switched reluctance motors",IETElectric Power Applications, vol. 4, n. 7, pp. 569-577,Ago. 2010. https://doi.org/10.1049/iet-epa.2009.0041 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-epa.2009.0041

J. Zhang, H. Zhang, R. Gao, L. Wang, "Controlsimulation studies for switched reluctance motor systembased on finite element model", inPower Electronics,Machines and Drives Conference, pp. 169-173,2008. https://doi.org/10.1049/cp:20080505 DOI: https://doi.org/10.1049/cp:20080505

D. Torrey,X.-M. Niu,E. Unkauf,"Analyticalmodelling of variable-reluctance machine magnetisationcharacteristics",IEE Electric Power Applications,vol. 142, n. 1, pp. 14-22, Jan. 1995. https://doi.org/10.1049/ip-epa:19951567 DOI: https://doi.org/10.1049/ip-epa:19951567

J. Sun, Q. Zhan, Y. Guo, J. Zhu, "Back propagationneural network applied to modeling of switchedreluctancemotor",inIEEEConferenceonElectromagnetic Field Computation, p. 151, 2006. https://doi.org/10.1109/CEFC-06.2006.1632943 DOI: https://doi.org/10.1109/CEFC-06.2006.1632943

E. S. L. de Oliveira, "Projeto, construc ̧ ̃ao, simulac ̧ ̃ao,implementac ̧ ̃ao e testes de um gerador a relutˆanciachaveadamonof ́asico",Dissertac ̧ ̃ao,EscoladeEngenharia de S ̃ao Carlos, Universidade de S ̃aoPaulo, S ̃ao Carlos, Jul. 2011.https://doi.org/10.11606/D.18.2011.tde-08082011-164853 DOI: https://doi.org/10.11606/D.18.2011.tde-08082011-164853

V. Oliveira, R. Pontes, D. Oliveira, R. C. Almeida,W. Silva, "Investigation the design of a rsrm throughthe analysis of the finite elements with experimentalvalidation", inIEEE/IAS International Conference onIndustry Applications, pp. 1-6, 2012. https://doi.org/10.1109/INDUSCON.2012.6452865 DOI: https://doi.org/10.1109/INDUSCON.2012.6452865

T. Lachman, T. R. Mohamad, C. H. Fong, "Nonlinearmodellingofswitchedreluctancemotorsusingartificial intelligence techniques",IEE Electric PowerApplications, vol. 151, n. 1, pp. 53-60, Jan. 2004. https://doi.org/10.1049/ip-epa:20040025 DOI: https://doi.org/10.1049/ip-epa:20040025

X. D. Xue, K. W. E. Cheng, S. Ho, "Simulationof switched reluctance motor drives using two-dimensional bicubic spline",IEEE Transactions onEnergy Conversion, vol. 17, n.4, pp. 471-477, Dez. 2002. https://doi.org/10.1109/TEC.2002.805226 DOI: https://doi.org/10.1109/TEC.2002.805226

D. Kahaner, M. Cleve, N. Stephen,Numerical Methodsand Software. Prentice Hall, 1988.

T. Miller,Electronic Control of Switched ReluctanceMachines. Newnes Power Engineering Series, ElsevierScience, 2001. https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-5073-1.X5000-7 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-5073-1.X5000-7

J. Moreira, "Torque ripple minimization in switchedreluctance motors via bi-cubic spline interpolation", inAnnual IEEE Power Electronics Specialists Conference,pp. 851-856, 1992. https://doi.org/10.1109/PESC.1992.254794 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.1992.254794

C. de Boor,A Practical Guide to Splines.AppliedMathematical Sciences, Springer New York, 2001. https://doi.org/10.1137/1.9780898717952

C. Moler,Numerical Computing with MATLAB. Societyfor Industrial and Applied Mathematics, 2004. https://doi.org/10.1137/1.9780898717952 DOI: https://doi.org/10.1137/1.9780898717952

A. W. F. V. da Silveira, "Controle de tens ̃ao na carga paramotor/gerador a relutˆancia vari ́avel de trˆes fases", Tese,Faculdade de Engenharia El ́etrica, UFU, UniversidadeFederal de Uberlˆandia, Fev. 2011. https://doi.org/10.14393/ufu.te.2012.10 DOI: https://doi.org/10.14393/ufu.te.2012.10

Published

2015-05-31

How to Cite

[1]
T. A. S. Barros, P. S. N. Filho, A. B. Moreira, V. S. C. Teixeira, M. G. Villalva, and E. Ruppert, “Sistema Automático de Caracterização de Máquinas a Relutância Variável e Modelagem não Linear por Interpolações Utilizando Smoothing Splines”, Eletrônica de Potência, vol. 20, no. 2, pp. 140–150, May 2015.

Issue

Section

Original Papers