Laboratório de Mecatrónica/IST - COPPE Elétrica/UFRJ

Review of The Ripple Reduction Strategies in SRM

Luís Oscar P. Henriques

Luís Guilherme B. Rolim

P. J. Costa Branco

Walter I. Suemitsu

Apresentação

• Introdução

• Técnicas

– Tabela Característica

– Modelo Matemático

– Controle Adaptativo

Convencional

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 trivial

Grande 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

Algoritm o 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 fas

e

I fas

e

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 Fuzzy

Propor 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 robusto

Desvantagem: 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

filtro

elT~

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.