Controlo de um motor síncrono de relutância numa gama alargada de velocidades.

Abstract

O objetivo principal deste trabalho consistiu no desenvolvimento e implementação de um sistemade controlo para um acionamento elétrico baseado num motor síncrono de relutância (SynRM) capazde operar numa gama alargada de velocidades.O sistema de controlo implementado tem como variáveis de controlo a amplitude do fluxoestatórico e a componente em quadratura da corrente de alimentação do SynRM, usando umsistema de eixos dq alinhado com o vetor espacial do fluxo estatórico. A regulação da amplitudedo fluxo estatórico é realizada de forma direta e não possui qualquer acoplamento com o eixo emquadratura, ao passo que o binário que o motor desenvolve é regulado através da componente emquadratura da corrente do motor. O controlo direto do fluxo permite um controlo e operaçãosimplificada do SynRM na região de campo enfraquecido, sendo esse o principal objetivo destadissertação. O funcionamento do motor a altas velocidades requer limitações de tensão, corrente eângulo de carga. Este sistema de controlo garante o desenvolvimento do binário máximo possíveldo SynRM, respeitando as limitações de corrente e tensão do conjunto motor e inversor, mantendoo acionamento a operar em condições estáveis e seguras em toda a gama de velocidades do motor.Foi desenvolvido um modelo de simulação do acionamento, posteriormente implementado etestado experimentalmente. Os resultados de simulação e experimentais obtidos mostram um bomdesempenho do acionamento, tanto em regime permanente como em regime dinâmico. Por outrolado, as transições entre as diferentes regiões de funcionamento do acionamento são realizadas demaneira precisa e suave. Finalmente, os resultados conseguidos provam a robustez do sistema decontrolo, validando a estratégia de controlo implementada.

The main goal of this work consisted in the development and implementation of a control system for a synchronous reluctance motor (SynRM) drive capable of operating over a wide speed range. The control variables of the implemented control system are the stator flux amplitude and the quadrature current component, being the control system implemented in stator flux coordinates. The regulation of the stator flux amplitude is straightforward, being decoupled from the quadratureaxis, while the torque is controlled by regulating the quadrature motor current component. The direct flux control allows an easy control of the SynRM in the field-weakening region, being that the aim of this thesis. The operation at high speeds requires voltage, current and load angle limitations. This control system easily guarantees maximum torque production under the current and voltagelimitations imposed by the set motor-inverter, while keeping the SynRM drive operating in stable and safe conditions over the entire speed range.A simulation model was developed and later on the drive control system was implementedand tested in an experimental setup. The simulation and experimental results presented show a good performance of the drive system in both steady-state and transient conditions. Moreover, the controlled system is able to perform a precise and smooth transition between the different drive operating regions of operation. All results obtained prove the robustness of the control system, validating the implemented control strategy.