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Authors
Abstract(s)
Recentemente, os motores síncronos de relutância (SynRM) tornaram-se sérios competidores em
relação aos motores de indução e aos motores síncronos de ímanes permanentes. O aparecimento
de novas configurações geométricas rotóricas e o desenvolvimento das áreas de controlo
e eletrónica de potência permitiram melhorar o desempenho do SynRM numa larga gama de
velocidades, obtendo simultaneamente valores elevados de rendimento e de densidade de potência.
Além disso, o princípio de funcionamento, assente na relutância magnética, faz com
que estes motores exibam caraterísticas mecânicas muito mais vantajosas.
Perante isto, o presente trabalho tem como intuito o estudo de um acionamento baseado
num SynRM. A estratégia de controlo aplicada ao acionamento baseia-se no controlo vetorial
por orientação de campo rotórico, tendo como objetivo a implementação e análise da estratégia
de maximização do binário por ampere (MTPA). O trabalho encontra-se alicerçado num
detalhado estudo desenvolvido em ambiente de simulação computacional recorrendo a modelos
matemáticos apropriados. Assim, numa fase inicial, são apresentadas as principais caraterísticas,
princípio de funcionamento, aplicações e o atual estado de investigação sobre este tipo de
motor. Em seguida, é apresentada uma descrição dos elementos que compõem o acionamento,
referenciando-se o modelo matemático do SynRM e a teoria associada ao controlo vetorial utilizada
na operação do mesmo. Posteriormente, são expostos resultados de simulação e experimentais
obtidos para a validação do modelo matemático. Por último, é analisada a estratégia
de controlo MTPA desenvolvida, tendo em conta os efeitos da saturação magnética e das perdas
no ferro no controlo do motor, na perspetiva de maximização do seu rendimento.
Recently, synchronous reluctance motors have become serious competitors against induction motors and permanent magnet synchronous motors. The emergence of new rotor geometric configurations and the developments in the areas of power electronics and control have improved the performance of SynRM in a wide range of speeds, reaching simultaneously high efficiency and power density values. Furthermore, the operating principle based on the magnetic reluctance allows this motor type to exhibit much more advantageous mechanical characteristics. Therefore, the present work aims to study a drive based on SynRM. The control strategy applied to the drive is based on the rotor field oriented control, aiming to the implementation and analysis of the maximum torque per ampere (MTPA) strategy. The work comprises a detailed computational study using mathematical models. Thus, initially, the main features, principle of operation, applications and the current state of art regarding this motor type are present. Then, a description of the drive elements is performed, addressing the SynRM mathematical model and theory associated to the vector control used on the drive. Afterwards, the obtained simulation and experimental results for the mathematical model validation are shown. Finally, the developed MTPA control strategy is analyzed, taking into account the effects of the magnetic saturation and the iron losses into the motor control, in order to maximizing its efficiency.
Recently, synchronous reluctance motors have become serious competitors against induction motors and permanent magnet synchronous motors. The emergence of new rotor geometric configurations and the developments in the areas of power electronics and control have improved the performance of SynRM in a wide range of speeds, reaching simultaneously high efficiency and power density values. Furthermore, the operating principle based on the magnetic reluctance allows this motor type to exhibit much more advantageous mechanical characteristics. Therefore, the present work aims to study a drive based on SynRM. The control strategy applied to the drive is based on the rotor field oriented control, aiming to the implementation and analysis of the maximum torque per ampere (MTPA) strategy. The work comprises a detailed computational study using mathematical models. Thus, initially, the main features, principle of operation, applications and the current state of art regarding this motor type are present. Then, a description of the drive elements is performed, addressing the SynRM mathematical model and theory associated to the vector control used on the drive. Afterwards, the obtained simulation and experimental results for the mathematical model validation are shown. Finally, the developed MTPA control strategy is analyzed, taking into account the effects of the magnetic saturation and the iron losses into the motor control, in order to maximizing its efficiency.
Description
Keywords
Controlo Vetorial Estratégia Mtpa Motor Síncrono de Relutância Perdas Ferromagnéticas Saturação Magnética