Controlador Deadbeat Aplicado ao Controle Direto de Torque do Motor de Indução Trifásico

José A. T. Altuna; Rog´erio Vani Jacomini; Jos´e L. A. Puma; Carlos E. Capovilla; Alfeu J. Sguarezi Filho

doi:10.18618/REP.2015.3.2514

Authors

José A. T. Altuna Universidade Federal do ABC - UFABC, Santo Andre´ - SP, Brasil
Rog´erio Vani Jacomini InstitutoFederaldeS˜aoPaulo-IFSP,Hortolˆandia-SP,Brasil
Jos´e L. A. Puma Universidade Federal do ABC-UFABC, Santo Andr´e-SP, Brasil
Carlos E. Capovilla Universida de Federaldo ABC-UFABC, Santo Andr´e-SP, Brasil
Alfeu J. Sguarezi Filho Universidade Federal do ABC-UFABC, Santo Andr´e-SP, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2015.3.2514

Keywords:

Acionamentos El´etricos, Controle Deadbeat, Controle de Velocidade, Controle Direto de Torque, Motorde Induc¸˜ao Trif´asico

Abstract

Este trabalho apresenta uma proposta de estrate´gia de controle direto de torque deadbeat para o motor de induc¸a˜o trifa´sico. O me´todo de controle deadbeat utiliza o modelo dinaˆmico discretizado da ma´quina para calcular o vetor tensa˜o de estator teo´rico necessa´rio para atender as refereˆncias de torque e fluxo em um u´nico per´ıodo de chaveamento. Nessa proposta os vetores fluxo e corrente do estator sa˜o empregados no modelo. O motor de induc¸a˜o e´ alimentado por um inversor conversores eletroˆnicos para o acionamento em velocidade trifa´sico que e´ modulado atrave´s da te´cnica de modulac¸a˜o vetorial. Resultados obtidos em bancada experimental sa˜o apresentados para a validac¸a˜o da estrate´gia de controle proposta.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

José A. T. Altuna, Universidade Federal do ABC - UFABC, Santo Andre´ - SP, Brasil

Recebeu o Bacharelado em Engenharia Elétrica em 1986 da Universidade Nacional de Engenharia em Lima, Peru, o mestrado em Engenharia Elétrica em 1997 e o Doutorado em Engenharia Elétrica em 2002, ambos da Universidade Estadual de Campinas, Brasil. Foi Professor Associado na Universidade Nacional de Engenharia, em Lima, Peru. Desenvolveu projetos de P & D nas empresas Commodity Systems e Whirlpool S. A. Seus interesses de pesquisa são: máquinas elétricas, controle de máquinas elétricas, eletrônica de potência, energia eólica e sistemas de energia elétrica. Atualmente é professor na Universidade Federal do ABC.

Rog´erio Vani Jacomini, InstitutoFederaldeS˜aoPaulo-IFSP,Hortolˆandia-SP,Brasil

atualmente é professor do Instituto Federal de São Paulo — Campus Hortolândia em regime de dedicação exclusiva. Graduado em Engenharia Elétrica modalidade Eletrônica. Mestrado e Doutorado em Engenharia Elétrica pela FEEC/UNICAMP em 2008 e 2012, respectivamente. Seus interesses de pesquisa são: Máquina de Indução Trifásica, Acionamentos de Maquinas de Indução, Controle das Potências do Gerador de Indução com Dupla Alimentação, Eletrônica de Potência e Energia Eólica e Controles Fuzzv e Neuro-Fuzzv.

Jos´e L. A. Puma, Universidade Federal do ABC-UFABC, Santo Andr´e-SP, Brasil

Recebeu o título de Engenheiro Eletrônico da Universidad Nacional del Altiplano (UNAP), Peru, em 2004, o título de Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Brasil, em 2010 e 2013, respectivamente. Atualmente é professor da Universidade Federal do ABC (UFABC). Suas áreas de interesse são acionamento de máquinas elétricas, eletrônica de potência, sistemas de conversão de energia eólica e solar e, veículos elétricos.

Carlos E. Capovilla, Universida de Federaldo ABC-UFABC, Santo Andr´e-SP, Brasil

é Professor Adjunto 11I da Universidade Federal do ABC (UFABC) com os títulos de mestre e doutor em Engenharia Elétrica pela Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) em 2004 e 2008, respectivamente. É Pesquisador e autor de vários artigos em revistas científicas nacionais e internacionais nas áreas

Alfeu J. Sguarezi Filho, Universidade Federal do ABC-UFABC, Santo Andr´e-SP, Brasil

nasceu em Cuiabá - MT,
Brasil em 1981. Recebeu o grau de Eng. Eletricista pela
Faculdade Área 1, e os graus de Mestre e Doutor pela
FEEC/UNICAMP em 2005, 2007 e 2010, respectivamente.
Trabalhou como pesquisador na FEEC/UNICAMP de 2010
a 2011 pelo programa de pós-doutorado da FAPESP.
Atualmente, é professor da UFABC. Seus interesses de
pesquisa são: acionamentos de máquinas elétricas, gerador de
indução com dupla alimentação, controle de potência, redes
inteligentes de energia elétrica e energia eólica.

References

Siemens, "Seminˆarios T ́ecnicos 2003, Engenheiros eProjetistas," Siemens, Tech. Rep., 2003.

A. Bazzi, P. Krein, "Review of methods for real-time lossminimization in induction machines,"IEEE Transactionson Industry Applications, vol. 46, no. 6, pp. 2319 - 2328,Nov. 2010. https://doi.org/10.1109/TIA.2010.2070475 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2010.2070475

M. Vitorino, M. Beltrao de Rossiter Correa, C. Jacobina,A. Lima, "An effective induction motor control forphotovoltaic pumping,"IEEE Transactions on IndustrialElectronics, vol. 58, no. 4, pp. 1162-1170, Abr. 2011. https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2054053 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2054053

A. J. S. Filho, E. Ruppert, "A deadbeat active and reactivepower control for doubly-fed induction generators,"Electr. Power Compon. Syst., vol. 38, no. 5, pp. 592-602,Mar. 2010. https://doi.org/10.1080/15325000903376966 DOI: https://doi.org/10.1080/15325000903376966

F. Costa, A. S. Filho, C. E. Capovilla, I. Casella,"Morphological filter applied in a wireless deadbeatcontrol scheme within the context of smart grids,"Electr.Power Syst. Res., vol. 107, no. 1, pp. 175-182, Fev. 2014. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2013.09.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2013.09.016

W. Xu, R. Lorenz, "Dynamic loss minimization usingimproved deadbeat-direct torque and flux control forinterior permanent magnet synchronous machines,"Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE),pp. 4000-4007, Sept. 2012. https://doi.org/10.1109/ECCE.2012.6342156 DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE.2012.6342156

I. Takahashi, T. Noguchi, "A new quick-response andhigh-efficiency control strategy of an induction motor,"IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-22,no. 5, pp. 820-827, Sept. 1986. https://doi.org/10.1109/TIA.1986.4504799 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.1986.4504799

M. Depenbrock, "Direct self-control (dsc) of inverter-fed induction machine,"IEEE Transactions on PowerElectronics, vol. 3, no. 4, pp. 420-429, Out. 1988. https://doi.org/10.1109/63.17963 DOI: https://doi.org/10.1109/63.17963

F. Blaschke, "The principle of field orientation as appliedto the new transvector closed-loop control system forrotating field machines,"Siemens Review, vol. 39, no. 5,pp. 217-220, May. 1972.

J.-K. Kang, S.-K. Sul, "New direct torque control ofinduction motor for minimum torque ripple and constantswitching frequency,"IEEE Transaction on IndustryApplications, vol. 35, no. 5, pp. 1076-1082, Sept. 1999. https://doi.org/10.1109/28.793368 DOI: https://doi.org/10.1109/28.793368

D. Casadei, G. Serra, A. Tani, L. Zarri, "Direct torquecontrol for induction machines: A technology statusreview,"IEEE Workshop on Electrical Machines DesignControl and Diagnosis (WEMDCD), pp. 117-129, Mar.2013. https://doi.org/10.1109/WEMDCD.2013.6525172 DOI: https://doi.org/10.1109/WEMDCD.2013.6525172

J. Rodriguez, J. Pontt, C. Silva, S. Kouro, H. Miranda,“A novel direct torque control scheme for inductionmachines with space vector modulation,”PowerElectronics Specialists Conference (PESC), pp. 1392–1397, Jun. 2004 torque control scheme for inductionmachines with space vector modulation,"PowerElectronics Specialists Conference (PESC), pp. 1392-1397, Jun. 2004. https://doi.org/10.1109/PESC.2004.1355626 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2004.1355626

D. Stojic, S. Vukosavic, "A new induction motor drivebased on the flux vector acceleration method,"IEEETransactions on Energy Conversion, vol. 20, no. 1, pp.173-180, Mar. 2005. https://doi.org/10.1109/TEC.2004.841505 DOI: https://doi.org/10.1109/TEC.2004.841505

K.-K. Shyu, J.-K. Lin, V.-T. Pham, M.-J. Yang, T.-W. Wang, "Global minimum torque ripple design fordirect torque control of induction motor drives,"IEEETransactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 9, pp.3148-3156, Sept. 2010. https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2038401 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2038401

M. Hafeez, M. Uddin, N. Rahim, H. W. Ping, "Self-tunednfc and adaptive torque hysteresis-based dtc scheme forim drive,"IEEE Transactions on Industry Applications,vol. 50, no. 2, pp. 1410-1420, Mar. 2014. https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2272031 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2272031

T. Habetler, F. Profumo, M. Pastorelli, L. Tolbert,"Direct torque control of induction machines usingspace vector modulation,"IEEE Transactions on IndustryApplications, vol. 28, no. 5, pp. 1045-1053, Sept. 1992. https://doi.org/10.1109/28.158828 DOI: https://doi.org/10.1109/28.158828

W. Xu, R. Lorenz, "Reduced parameter sensitivity statorflux linkage observer in deadbeat-direct torque and fluxcontrol for ipmsms,"IEEE Transactions on IndustryApplications, vol. 50, no. 4, pp. 2626-2636, Jul. 2014. https://doi.org/10.1109/TIA.2014.2298554 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2014.2298554

F. Neves, B. M. and. S Silva, "A deadbeat torque andflux field oriented controller for induction motor drives,"Congresso Brasileiro de Autom ́atica (CBA), pp. 2243-2247, 1998.

F. Neves, B. Menezes, S. Silva, "A stator flux orientedinduction motor drive with deadbeat direct torque andflux control,"Electric Power Components and Systems,vol. 32, no. 12, pp. 1319-1330, Jun. 2010. https://doi.org/10.1080/15325000490446638 DOI: https://doi.org/10.1080/15325000490446638

P. Vas,Sensorless Vector and Direct Torque Control.Oxford University Press, Inc., 1998. https://doi.org/10.1093/oso/9780198564652.001.0001 DOI: https://doi.org/10.1093/oso/9780198564652.001.0001

F. Golnaraghi, B. C. Kuo,Automatic Control Systems.John Wiley, 2009.

A. J. S. Filho, "O controlador complexo aplicado aocontrole vetorial do motor de induc ̃ao,"Dissertac ̃ao deMestrado, Universidade Estadual de Campinas, 2007. https://hdl.handle.net/20.500.12733/1605231

E. Bim,M ́aquinas El ́etricas e Acionamento.Elsevier,2009.

P. Sen,Principles of electric machines and powerelectronics.Ed. John Wiley, 1997.

J. Hu, B. Wu, "New integration algorithms for estimatingmotor flux over wide speed range,"IEEE Transactionson Power Electronics, vol. 13, no. 5, pp. 969-977, Sept.1998. https://doi.org/10.1109/63.712323 DOI: https://doi.org/10.1109/63.712323

A. J. S. Filho, E. R. Filho, "The complex controller forthree-phase induction motor direct torque control,"SBAMagazine, vol. 20, pp. 256-262, Jun. 2009. https://doi.org/10.1590/S0103-17592009000200012 DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-17592009000200012

J. Hu, H. Nian, B. Hu, Y. He, Z. Zhu, "Direct activeand reactive power regulation of dfig using sliding-mode control approach,"IEEE Transactions on EnergyConversion, vol. 25, no. 4, pp. 1028-1039, Dez. 2010. https://doi.org/10.1109/TEC.2010.2048754 DOI: https://doi.org/10.1109/TEC.2010.2048754