Simulador em Tempo Real para Motor Síncrono com Ímã Permanente Baseado em Dispositivos Lógicos Programáveis

Authors

  • Eisenhawer de M. Fernandes Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande - PB, Brasil
  • Denis R. Huller Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande - PB, Brasil
  • Alexandre C. Oliveira Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande - PB, Brasil
  • Maurício B. de R. Corrêa Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande - PB, Brasil
  • Welflen Ricardo Nogueira Santos Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Piauí (UFPI), Teresina - PI, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2015.3.2537

Keywords:

Dispositivos FPGA, Hardware-in-the-Loop, Motor Síncrono a Ímã Permanente, Simulador em Tempo Real

Abstract

Este trabalho apresenta uma plataforma de simulação em tempo real com interface “Hardware-in-the-Loop” (HIL) para o motor síncrono a imã permanente com fcem senoidal (Permanent-Magnet Synchronous Motor-PMSM). A plataforma é composta por um dispositivo FPGA (Field Programmable Gate Array) que simula em tempo real o motor e um processador digital de sinais (DSP TMS320F28335) que implementa o sistema de controle de velocidade. Os resultados de simulação em tempo real são comparados com simulações do modelo em um software comercial. O simulador em tempo real proposto é validado a partir da comparação com os resultados obtidos em uma plataforma experimental montada em laboratório.

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Author Biographies

Eisenhawer de M. Fernandes, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande - PB, Brasil

nascido em Campina Grande, Paraíba, em 1981. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2004), mestrado (2006) e doutorado em Engenharia Elétrica (2011) pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). Desde maio de 2008, é Professor do Departamento de Engenharia Mecânica da UFCG. Em 2013, Prof. Eisenhawer Fernandes foi Pesquisador-Visitante no Wisconsin Electric Machines and Power Electronics Consortium (WEMPEC) na Universidade de Wisconsin-Madison, Madison, E.U.A., trabalhando no projeto de sistemas de controle self-sensing de máquinas a ímã permanente. Suas áreas de interesse em pesquisa são: eletrônica de potência, sistemas de controle, instrumentação eletrônica e acionamentos de máquinas elétricas. Prof. Eisenhawer Fernandes é membro da SOBRAEP, da SBA, do IEEE e do Industrial Electronics Society (IEEE-IES). Desde 2011, é revisor da Revista Eletrônica de Potência da SOBRAEP.

Denis R. Huller, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande - PB, Brasil

nascido em Ijuí, Rio Grande do Sul. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2009) pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul (Unijuí) e mestrado em Engenharia Elétrica (2014) pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). Atualmente, é engenheiro na Universidade Federal do Vale do São Francisco (Univasf). Suas áreas de interesse em pesquisa são: eletrônica de potência e acionamentos elétricos.

Alexandre C. Oliveira, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande - PB, Brasil

nascido em Fortaleza, Ceará, em 1970. Possui graduação em Engenharia Elétrica (1993), mestrado (1995) e doutorado (2003) pela Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande, Brasil. De 1996 a 2004, foi Professor do Departamento de Engenharia Elétrica do Centro Federal de Educação Tecnológica do Maranhão (CEFET-MA), Maranhão, Brasil. Desde novembro de 2004, é Professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). Suas áreas de interesse de pesquisa incluem acionamentos elétricos, eletrônica de potência e sistemas de controle. Prof. Alexandre Oliveira é membro da SOBRAEP.

Maurício B. de R. Corrêa, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande - PB, Brasil

nascido em Maceió, Alagoas. Possui graduação em Engenharia Elétrica (1996), mestrado (1997) e doutorado em Engenharia Elétrica (2002), pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB). Seu doutorado inclui seis meses de estágio na Universidade de Wisconsin-Madison, Madison, E.U.A. Realizou Pós-Doutorado de setembro a dezembro de 2006 na Université Henry Poincaré-Nancy, França. De outubro de 1997 a julho de 2004 lecionou no Centro Federal de Educação Tecnológica de Alagoas (CEFET-AL/Uned-PI). Desde julho de 2004 é Professor Adjunto da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) atuando nos cursos de graduação e pós-graduação. Seus interesses em pesquisa são voltados para as áreas de eletrônica industrial, acionamento de máquinas elétricas, falha em máquinas elétricas e energia renovável.

Welflen Ricardo Nogueira Santos, Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Piauí (UFPI), Teresina - PI, Brasil

nascido em São Luís, Maranhão, em 1979. Possui curso técnico/profissionalizante em Eletrotécnica (1998) e graduação em Engenharia Elétrica (2004) pelo Centro Federal de Educação Tecnológica do Maranhão (CEFET-MA), mestrado (2006) e doutorado em Engenharia Elétrica (2010) pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG). Desde 2010, é Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Elétrica, da Universidade Federal do Piauí (UFPI). Suas áreas de interesse em pesquisa são: eletrônica de potência, automação industrial, sistemas de controle e acionamentos elétricos. Prof. Welflen R. N. Santos é membro da SOBRAEP e do IEEE. Desde 2011, é revisor da IEEE Transactions on Power Electronics.

References

A. Bouscayrol, "Different Types of "Hardware-in-the-Loop" Simulation for Electric Drives", In Proc. of IEEE ISIE 2008, pp. 2146-2151, 2008. https://doi.org/10.1109/ISIE.2008.4677304 DOI: https://doi.org/10.1109/ISIE.2008.4677304

S. Abourida, J. Bélanger, C. Dufour, "Real-Time HIL Simulation of a Complete PMSM Drive at 10us Time Step", inProc. of EPE, pp.1-9, 2005. https://doi.org/10.1109/EPE.2005.219587 DOI: https://doi.org/10.1109/EPE.2005.219587

C. Dufour, G. Dumur, J.-N. Paquin, J. Bélanger, "A Multi-core PC-Based Simulator for the "Hardware-in-the-Loop" Testing of Modern Train and Ship traction Systems", inProc. of EPE-PEMC, pp 1475-1480, 2008. https://doi.org/10.1109/PESC.2008.4591969 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2008.4591969

T. O. Bachir, J.-P. David, "FPGA-Based Real-Time Simulation of State-Sace Models Using Floating-Point Cores", in Proc. of EPE-PEMC, pp. 26-31, 2010. https://doi.org/10.1109/EPEPEMC.2010.5606584

W. Song, T. Ould, J.-P. David, "FPGA-Based Real-Time Simulation of State-Sace Models Using Floating-Point Cores", in Proc. ofEPE-PEMC, pp. 26-31, 2010. https://doi.org/10.1109/EPEPEMC.2010.5606584 DOI: https://doi.org/10.1109/EPEPEMC.2010.5606584

A. Gebregergis, P. Pillay, "Implementation of Fuel Cell Emulation on DSP and dSPACE Controllers in the Design of Power Electronic Converters", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 46, no. 1, pp. 285-294, January/February 2010. https://doi.org/10.1109/TIA.2009.2036676 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2009.2036676

O. Lucía, I. Urriza, L. Barragán, D. Navarro, "Real-Time FPGA-Based "hardware-in-the-loop" Simulation Test Bench Applied to Multiple-Output Power Converters" IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 47, no. 2, pp. 853-860, March/April 2011. https://doi.org/10.1109/TIA.2010.2102997 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2010.2102997

C. Washington, J. Doman, "Creating Next Generation HIL Simulators with FPGA Technology", in Proc. of IEEE AUTOTESCON, pp.1-6, 2010. https://doi.org/10.1109/AUTEST.2010.5613618 DOI: https://doi.org/10.1109/AUTEST.2010.5613618

F. Vahid, Sistemas Digitais: Projeto, Otimização e HDLs, Ed. Artmed, Porto Alegre, 2008.

E. Duman, H. Can, E. Akin, "Real Time FPGA Implementation of Induction Machine Model - A Novel Approach", in Proc. ofIEEE ACEMP, pp.600-607, 2007. https://doi.org/10.1109/ACEMP.2007.4510576 DOI: https://doi.org/10.1109/ACEMP.2007.4510576

I. Bahri, M.-W. Naouar, E. Monmasson, I. Slama-Belkhodja, L. Charaabi, "Design of an FPGA-Based Real-Time Simulator for Electrical System", in Proc. of EPE-PEMC, pp. 1365-1370, 2008. https://doi.org/10.1109/EPEPEMC.2008.4635458 DOI: https://doi.org/10.1109/EPEPEMC.2008.4635458

V. D. Colli, R. Di Stefano, F. Marignetti, M. Scarano, "Hardware in the Loop Simulation of a FPGA-based Speed and Position Observer for non-Salient Permanent Magnet Synchronous Motors", in Proc. ofIECON, pp. 992-997, 2007. https://doi.org/10.1109/IECON.2007.4460218 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2007.4460218

V. D. Colli, R. Di Stefano, F. Marignetti, "A System-on-Chip Sensorless Control for a Permanent-Magnet Sycnchronous Motor", IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 57, no. 11, pp.3822-3829, October 2010. https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2039459 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2009.2039459

A. Myaing, V. Dinavahi, "FPGA-Based Real-Time Emulation of Power Electronic Systems With Detailed Representation of Device Characteristics", IEEE Transactions on Industrial Eletronics, vol. 58, no. 1, pp. 358-368, December 2011. https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2044738 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2044738

A. F. Darba, F. De Belie, T Vyncke, J. Melkebeek, "FPGA-Based Real-Time Simulation of Sensorless Control of PMSM Drive at Standstill", in Proc. of SPEEDAM, pp. 1063-1068, 2012. https://doi.org/10.1109/SPEEDAM.2012.6264439 DOI: https://doi.org/10.1109/SPEEDAM.2012.6264439

E. M. Fernandes, D. R. Huller, A. C. Oliveira, A. M. N. Lima, "Estimação de Posição Rotórica para Motores Síncronos a Ímã Permanente Baseado em Sistema de Simulação em Tempo Real", in Proc. of CBA, pp. 1798-1805, 2012.

E. M. Fernandes, A. C. Oliveira, R. S. Miranda, C. B. Jacobina, A. M. N. Lima, M. B.R.Correa, M. A. Turqueti, "Determination of Parameters of Permanent-Magnet Synchronous Machine", in Proc. of IEEE INDUSCON, pp.1-6, 2006.

Published

2015-08-31

How to Cite

[1]
E. de M. Fernandes, D. R. Huller, A. C. Oliveira, M. B. de R. Corrêa, and W. R. N. Santos, “Simulador em Tempo Real para Motor Síncrono com Ímã Permanente Baseado em Dispositivos Lógicos Programáveis”, Eletrônica de Potência, vol. 20, no. 3, pp. 244–253, Aug. 2015.

Issue

Section

Original Papers