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Laboratório de Mecatrónica/IST - COPPE Elétrica/UFRJ
Review of The Ripple Reduction Strategies in SRM
Luís Oscar P. HenriquesLuís Guilherme B. Rolim
P. J. Costa Branco Walter I. Suemitsu
Apresentação
• Introdução
• Técnicas– Tabela Característica
– Modelo Matemático
– Controle AdaptativoConvencional
Redes Neurais
Lógica Fuzzy
Neuro-fuzzy
• Conclusões
Introdução – Motor de Relutância Variável
• MRV possui natureza não
linear – oscilação de
torque
• Duas aproximações
iniciais
– Melhoria do projeto
magnético
– Controle eletrônico
Introdução – Motor de Relutância Variável
Projeto magnético:
• Modificações mecânicas (tamanho do polo do rotor e/ou estator)
• Equações analíticas para auxiliar o projeto
• Uso de elementos finitos
• Desvantagem:
– Soluções especificas para
faixas restritas de operação
Controle Eletrônico
• Seleção ótima da combinação de parâmetros como:
– Tensão de alimentação
– Perfil de corrente
– Ângulo de energização e
desenergização
Introdução – Motor de Relutância Variável
Uso de Tabelas Características
• Baseia-se em duas tabelas de relações L(,I) e (,I)
Desvantagens: Obtenção não trivialGrande custo computacional
Situação:
Estimar o torque instantâneo através da curva característica usando interpolação bi-cúbica (Moreira, 1992)
Vantagem:Não necessita de processador rápido por
já manter gravados os coeficientes na memória do DSP
Uso de Tabelas Características
Calculo doFluxo
Estimadorde Posição
Estimadorde Torque
I e
VI
Te
Memória doDSP
(Coeficientes)
dtriv
Desvantagens:
- Método envolve a operação de polinômios de 3ª ordem.
- Desconsidera a superposição de fases quando a variação da indutância de fase é positiva.
Uso de Tabelas Características
Controlador Conversor Motor
Algoritmo deestim ação de
torque eposição
T eVI
+ -
Modelos matemáticos
Calcular previamente as funções de torque otimizadas para minimizar o torque (Stankovic, 1999)
Vantagem:redução da carga computacional e permite inclusão de objetivos secundários de controle
Desvantagem: perda de robustez pelo calculo off-line e necessidade de grande espaço de memória
Obter uma aproximação matemática das relações L(,I) e (,I) (Rochford, 1993)Vantagem: Controle rápido, eficiente e em tempo real através de malhas de controle.Desvantagem: Linearização de grande parte do sistema.
Pode considerar a velocidade da máquina e usar uma aproximação em tempo real em vez de uma tabela pré-definida.
Controle Adaptativo – Convencionais
Atualizar os parâmetros do controlador em tempo real utilizando identificação recursiva (Russa,2000)
Vantagem: O controlador se ajusta em tempo real a qualquer mudança de característica do motor. Desvantagem: para altas velocidades há geração de modelo inválido devido a necessidade de
grande tempo computacional para o calculo do torque e do sistema de identificação no mesmo DSP.
Algoritmo deidentificação
Controladorde Torque
Controle deVelocidade
(PI)Histerese G atesew
Ifase
T*
I fase
I fase
0 50 100 150 200 250 300 350 4000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1f1f2f3f4
Controle Adaptativo – Convencionais
Gerar o contorno das correntes de forma que a soma dos torques gerados por cada fase seja constante e igual ao torque desejado. (Husain,1996)
Vantagem: Apesar de ser possível o uso de diversas formas de contorno, deve-se fazer uma escolha criteriosa das funções.
Desvantagem: Considera-se a comutação de corrente entre as fases como instantânea
Controle Adaptativo – Rede Neural
Gerar a tabela de relação torque/corrente/posição (Reay, 1995)Vantagem: Leva em conta as interações magnéticas entre as fases conduzindo.Desvantagem: Necessita de sensor de torque e condições iniciais de treino de grande
importância para o êxito da aprendizagem da redes.
Rede Neural
Sistema delógica de
comutação
Conversor +Motor
Id
4
Td
B
A
ia
ib
Te
Controle Adaptativo – Lógica FuzzyPropor um controlador adaptativo fuzzy de velocidade de forma a minimizar a
oscilação de torque (Mir, 1999)Vantagem: Não possui dependência a variações nos parâmetros e é bastante robustoDesvantagem: Sem a presença do estimador de torque seria impróprio o seu uso. (Sayeer,
1995)
M otor
VI
Estimaçãode torque
Contro ladorFuzzy
Adaptativo
T ref Te
Conversorifase
+ -
-+
Controle Adaptativo – Neuro Fuzzy
Contro ladorP I
++
Bloco Neuro-Fuzzy
Conversor+
M otor
i
Ip iIref WW ref +
-
1/s
filtroelT~
Criar um sistema que produza um sinal adicional de corrente que sendo adicionado a saída de um controlador PI nos propicie redução de oscilação de torque (Henriques, 2002)
Vantagens: Flexibilidade de operação, funcionamento Online e capacidade de aprendizagem.
Funcionamento: 3 entradas ( I, , ) e saída I, usando–se um sinal de erro
Controle Adaptativo sem sensor – Neuro Fuzzy
Conclusões
•Uma ampla variedade de técnicas de eliminação/redução das oscilações de torque em um motor de relutância variável foi apresentada.
•Uma nova metodologia de compensação foi apresentada
•A eliminação de sensores é uma realidade nos dias de hoje, com esta nova técnica é possível reduzir as oscilações e também retirar sensores sem perder robustez.