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| B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica | ||
| IMPLEMENTAÇÃO DE ESTRATÉGIAS DE CONTROLE DIGITAL DE MOTORES DE INDUÇÃO EM DSP | ||
| João Paulo de Souza 1 (joaopaulojj@dee.cefet-ma.br) | ||
| (1. Centro Federal de Educação Tecnológica do Maranhão - CEFET-MA) | ||
| INTRODUÇÃO:
As máquinas de corrente alternada (CA) têm sido largamente utilizadas nos processos industriais devido ao menor número de intervenções para manutenção, robustez, e preço inferior, se comparadas às máquinas de corrente contínua (CC) para a mesma função. Isto ocorre devido ao surgimento de técnicas de controle que possibilitam acionamentos CA com mesmo desempenho dos CC, o que ocorre devido à possibilidade de se controlar fluxo e conjugado de maneira independente nas máquinas CA. Estes acionamentos são efetuados via sistemas microprocessados, utilizando microcomputadores (em laboratório), processadores digitais de sinais (DSP’s) e microcontroladores. Industrialmente, a implementação é feita via DSP’s. A utilização de DSP se deve a sua maior velocidade e precisão, se comparadas as dos microcontroladores. Neste sistema, e em qualquer outro que necessite de controle preciso de variáveis, há a necessidade de medição das grandezas a serem controladas. Os sinais medidos possibilitam, além do controle das respectivas grandezas, a monitoração, diagnóstico dos motores, além de permitir a estimação em tempo real de outras grandezas elétricas e mecânicas. Este trabalho aborda a questão da implementação de estratégias de controle digital de motores de indução em DSP. Como resultado desse estudo, foi absorvida a tecnologia e conhecimentos teóricos necessários à implementação de sistemas industriais equivalentes em complexibilidade. |
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| METODOLOGIA:
O controle com orientação pelo campo objetiva o desacoplamento dos controles de conjugado e de fluxo em máquinas CA. Com este desacoplamento, o motor de indução pode ser operado a fluxo constante de forma análoga ao motor CC com excitação independente. Para a implementação deste tipo de controle é necessário medir a posição rotórica do motor e suas correntes de fase. A posição do rotor é obtida via Encoder (sensor de posição) instalado no eixo do motor. As correntes de fase são obtidas através de placas de medição de corrente confeccionadas no próprio laboratório e baseadas em sensores de efeito Hall. Foram implementadas duas técnicas de chaveamento PWM (Modulação por largura de pulso). O PWM senoidal e o PWM vetorial, também conhecido como space vector modulation. Estes são métodos para a aplicação de tensões nos enrolamentos do motor através de inversores de freqüência. A ultima técnica, por ser mais eficiente, foi escolhida como definitiva no trabalho. O DSP utilizado foi o TMS320LF2407A da Texas Instruments, que é destinado principalmente a sistemas de controle de motores e automação industrial. Este DSP possui vários periféricos voltados ao controle de motores. Dentre os mais importantes estão: o conversor analógico/digital (AD), o circuito QEP (Quadrature Pulse Encoder), que recebe os sinais de um Encoder e possui funções específicas para tratar estes tipos de sinais, e o módulo gerenciador de eventos, que oferece vários recursos que facilitam a geração de sinais PWM. |
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| RESULTADOS:
Foi realizada uma simulação do motor de indução operando em orientação pelo campo com a finalidade de se observar e estudar os resultados que se desejam obter na prática. Esta simulação foi implementada em linguagem de programação C++, sendo que foram obtidas excelentes aproximações com esta simulação. Através da implementação do PWM vetorial foi observado claramente um melhor desempenho do motor se comparado à técnica do PWM senoidal, pois o motor apresenta partida e dinâmica mais suave. A posição rotórica do motor foi medida através dos sinais enviados pelo Encoder ao DSP. Em seguida, foi feito o cálculo da velocidade e comparada com a velocidade nominal do motor para verificar a fidelidade da grandeza medida. Os sinais referentes às duas correntes de fase foram condicionados e enviados ao DSP. Para certificar-se da precisão da medição de corrente desde o motor até o DSP foi utilizada uma ponta de prova de corrente (Agilent 1146) conectada a um osciloscópio (Agilent 54615B) para comparação das grandezas medidas. Todos os dados de posição rotórica e correntes de fase do motor foram gravados em memória no DSP e verificou-se que estes dados mostraram-se bastante fiéis aos valores reais. Para a realização do controle com orientação pelo campo, estes dados são amostrados em tempo real e tratados em rotinas de programação específicas que atendem os requisitos necessários a este tipo de controle. |
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| CONCLUSÕES:
A partir dos resultados obtidos neste trabalho é possível estudar o comportamento do motor de indução em orientação pelo campo através do programa de simulação em C++. Este programa permite a análise das curvas geradas pelo sistema. Também é possível observar o comportamento real do motor quando submetido a estas técnicas de controle em aplicações para desempenho elevado. Como resultado, tem-se um sistema de acionamento elétrico com baixas perdas, variação de velocidade e de conjugado rápidas mantendo simultaneamente o controle. Como os DSP’s habilitam algoritmos otimizados em tempo real, e também gera o sinal de controle, a combinação de ambos permite uma redução no número de componentes e aperfeiçoa o projeto de controle, resultando assim em uma redução de custos. A tendência é que estas estratégias de controle estejam em breve completamente voltadas para aplicações na plataforma DSP do laboratório. Como fruto deste trabalho, está sendo criado na instituição todo um suporte didático (teórico e prático) para a formação de engenheiros aptos a trabalhar com tecnologia de ponta na área de acionamento de máquinas. |
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| Instituição de fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | ||
| Trabalho de Iniciação Científica | ||
| Palavras-chave: Acionamentos estáticos; Motores de indução; DSP. | ||
| Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005 |