Como a característica de controle de um motor de indução pode ser elaborada para que ele se comporte como um motor CC?
Passo 1
O enunciado pergunta como projetar o controle de um motor de indução para que ele apresente comportamento semelhante ao de um motor de corrente contínua (CC), isto é, com comando independente de fluxo e torque. O conteúdo envolvido é o de controle vetorial (field‐oriented control) de máquinas de indução. Precisaremos:
- Modelo dinâmico em eixos estacionários e girantes (transformações de Clarke e Park).
- Estratégia de orientação de fluxo (flux‐oriented control).
- Projeto de laços de corrente desacoplados e de velocidade.
Passo 2
Modelagem em eixos dq: aplicamos primeiro a transformação de Clarke para obter
a partir de
, e em seguida a de Park para obter
onde
é o ângulo do referencial girante síncrono.]
Passo 3
Orientação de fluxo do rotor: escolhemos
de modo que o eixo
fique colinear ao vetor de fluxo do rotor
. Com isso, em regime permanente,
é controlado unicamente por
. O torque eletromagnético torna-se
de modo que
atua como corrente de torque e
como corrente de fluxo, exatamente como em um motor CC excitado separadamente.
Passo 4
Projeto dos laços de controle:
– Laços internos de corrente em e
, usando controladores PI para rastrear referências
. Estes laços garantem resposta rápida e desacoplada de fluxo e torque.
– Laço externo de velocidade, que fornece a partir do erro entre a velocidade de referência
e a velocidade medida
.
– Geração dos sinais modulados por PWM via transformação inversa de Park e Clarke, alimentando o inversor trifásico.
– Laços internos de corrente em
– Laço externo de velocidade, que fornece
– Geração dos sinais modulados por PWM via transformação inversa de Park e Clarke, alimentando o inversor trifásico.
Passo 5
Estimativa de
e
:
– Pode-se usar um modelo a partir de medições de tensões e correntes para calcular por integração ou observador de fluxo.
– O ângulo é obtido integrando a velocidade síncrona
, onde
(velocidade de escorregamento) depende de
e de
.
– Pode-se usar um modelo a partir de medições de tensões e correntes para calcular
– O ângulo
Resposta
Para que o motor de indução se comporte como um motor CC, implementa-se o controle vetorial orientado ao fluxo: transforma-se as correntes para o referencial dq girante, alinha-se o eixo d ao vetor de fluxo do rotor, e controla-se separadamente
(fluxo) e
(torque) por laços PI desacoplados, com um laço externo de velocidade. Isso reproduz a separação de campo e armadura típica do motor CC.