O que é um controle vetorial?
Passo 1
O enunciado pede que a gente explique o que é um controle vetorial. Esse tema pertence ao conteúdo de acionamento de máquinas elétricas de corrente alternada (indução ou síncrona) e envolve a teoria de transformação de referência e desacoplamento de variáveis para controlar torque e fluxo de forma independente. Para responder, vamos apresentar a modelagem básica da máquina, as transformações de Clarke e Park, o esquema de controle em eixos d-q e a implementação prática.
Passo 2
Em uma máquina de corrente alternada, as correntes trifásicas
produzem simultaneamente fluxo magnético e torque, mas esses dois efeitos estão acoplados. No controle escalar (por exemplo, V/f), esse acoplamento limita a dinâmica da resposta. O controle vetorial resolve isso ao desacoplar torque e fluxo, tratando-os como se fossem variáveis independentes, como num motor de corrente contínua.
Passo 3
Para desacoplar as variáveis, usamos duas transformações:
- Transformação de Clarke: converte
no sistema estacionário de dois eixos ortogonais . - Transformação de Park: gira o referencial estacionário
até um referencial síncrono d-q que gira com o fluxo do estator.
Dessa forma, obtemos as correntes, onde está alinhada ao fluxo e ao torque.
Passo 4
No referencial d-q, as equações de tensão e fluxo da máquina mostram que
controla diretamente o fluxo magnético e
controla o torque eletromagnético. Assim, projetamos dois controladores (por exemplo, PIDs) em malha fechada: um para regular
e outro para regular
. Esses controladores geram tensões de referência em d e q, que depois são reconvertidas para o referencial trifásico via transformações inversas.
Passo 5
A implementação prática usa um inversor PWM:
- As tensões de referência d-q são transformadas de volta para
e depois para . - O PWM gera os sinais de disparo dos dispositivos de potência (IGBTs) para produzir essas tensões na máquina.
Assim, obtemos controle rápido e preciso de torque e velocidade, mesmo em regimes dinâmicos.
Resposta
O controle vetorial, também chamado de field-oriented control, é uma técnica de controle de máquinas de corrente alternada que faz a transformação das correntes trifásicas para um referencial rotativo d-q, desacoplando o fluxo
e o torque
de forma a permitir o controle independente e dinâmico dessas duas grandezas, semelhante ao que ocorre num motor de corrente contínua.