Neste trabalho é apresentado um estudo sobre o controle de velocidade sensorless aplicado ao Motor de Indução Trifásico (MIT) visando sobretudo, melhorar o desempenho da máquina de indução em aplicações na região de baixa frequência de operação. Para tanto, propõe-se uma abordagem utilizando a técnica de controle Direct Torque Control (DTC) com Space Vector Modulation (SVM) em conjunto com o Observador de Fluxo com Modelo de Tensão e Corrente (OFMTC), o que possibilita a estimação precisa da posição do vetor de fluxo do estator em baixa velocidade. Para a estimativa da velocidade do rotor é utilizado a estratégia Model Reference Adaptive System (MRAS) com mecanismo de adaptação fuzzy, a fim de se diminuir a sensibilidade aos parâmetros da máquina. O desempenho da estratégia de controle de velocidade sensorless proposta é testada em simulações com diferentes condições de operação buscando reproduzir alguns dos problemas encontrados em aplicações práticas, utilizando o software Matlab. Os resultados obtidos foram condizentes com resultados encontrados na literatura, comprovando o bom desempenho do sistema de controle de velocidade proposto. / This work deals with the sensorless speed control for Three-phase Induction Motor in order to improve its operation at low speed and low frequency. At first, a Direct Torque Control employing Space Vector Pulse with Modulation (SVPWM) based on Flux Observer (voltage and current model) is studied and evaluated due to its high accuracy of estimating the stator-flux at low speed. The Model Adaptive Reference (MRAS) with Fuzzy Controler is chosen in order to estimate the rotor speed. This choice is based on its capability of high performance during Three-phase Induction Motor operation even if the machines parameters and the load change during the operation. At last, some simulations with diferent operational conditions at low speed are carried out in order to test the sensorless control. The results show a good perfomance and agreed with the results shown in recent papers.

Orientador: Prof. Dr. Alfeu J. Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / O Controle Direto de Torque é uma das técnicas mais avançadas em acionamentos para motores de indução trifásicos, pois tem como característica principal uma resposta rápida as exigências de torque eletromagnético o que permite um controle com maior precisão da velocidade. Este trabalho apresenta o Controle Direto de Torque baseado no controle do ângulo da carga com a utilização de controladores do tipo proporcional-integral (PI). Esta estratégia baseia-se na análise do erro encontrado entre torque eletromagnético de referência e torque eletromagnético estimado que é processado por um controlador que gera um ângulo de carga. O fluxo do estator em coordenadas estacionárias é calculado a partir de sua magnitude e com o ângulo, gerado pelo controlador PI mencionado, é somado ao ângulo do rotor. O fluxo do estator de referencia é comparado ao fluxo do estator estimado e um controlador PI processa o erro de forma a gerar a tensão de estator em coordenadas estacionárias de forma que as referências de torque e fluxo sejam atendidas. Com base em um modelo computacional foram realizadas simulação para validar a eficiência da estratégia proposta, resultados obtidos demonstram o comportamento transitório e em regime das correntes, torque eletromagnético e velocidade do motor. Também foram realizados testes em bancada para validar o controlador proposto. / The Direct Torque Control is one of the most advanced techniques for three-phase induction motors drives, due its main characteristic in which it has a quick response to requirements electromagnetic torque which allows a control of the speed with greater precision. This work presents the direct torque control based on load angle control with the use proportional-integral (PI) controllers. This strategy is based on the analysis of an error found between the reference of electromagnetic torque and the measured torque that is processed by a controller that generates an electromagnetic torque load angle. The stator flux in stationary coordinates is calculated from the magnitude and the angle generated by a PI controller that is added to the rotor angle. The stator flux reference is compared to the estimated stator flux and a PI controller processes this error an calculates the stator voltage in stationary stator coordinates so that the flux and torque references are attended. The study is made using computer simulations of the proposed controller and experimental results are carried out to validate the estrategy.

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre o controle de velocidade sensorless aplicado ao Motor de Indução Trifásico (MIT) visando sobretudo, melhorar o desempenho da máquina de indução em aplicações na região de baixa frequência de operação. Para tanto, propõe-se uma abordagem utilizando a técnica de controle Direct Torque Control (DTC) com Space Vector Modulation (SVM) em conjunto com o Observador de Fluxo com Modelo de Tensão e Corrente (OFMTC), o que possibilita a estimação precisa da posição do vetor de fluxo do estator em baixa velocidade. Para a estimativa da velocidade do rotor é utilizado a estratégia Model Reference Adaptive System (MRAS) com mecanismo de adaptação fuzzy, a fim de se diminuir a sensibilidade aos parâmetros da máquina. O desempenho da estratégia de controle de velocidade sensorless proposta é testada em simulações com diferentes condições de operação buscando reproduzir alguns dos problemas encontrados em aplicações práticas, utilizando o software Matlab. Os resultados obtidos foram condizentes com resultados encontrados na literatura, comprovando o bom desempenho do sistema de controle de velocidade proposto. / This work deals with the sensorless speed control for Three-phase Induction Motor in order to improve its operation at low speed and low frequency. At first, a Direct Torque Control employing Space Vector Pulse with Modulation (SVPWM) based on Flux Observer (voltage and current model) is studied and evaluated due to its high accuracy of estimating the stator-flux at low speed. The Model Adaptive Reference (MRAS) with Fuzzy Controler is chosen in order to estimate the rotor speed. This choice is based on its capability of high performance during Three-phase Induction Motor operation even if the machines parameters and the load change during the operation. At last, some simulations with diferent operational conditions at low speed are carried out in order to test the sensorless control. The results show a good perfomance and agreed with the results shown in recent papers.

Orientador: Prof°. Dr Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2017. / Esta dissertação apresenta o controle preditivo aplicado ao gerador de indução conectado à rede elétrica com emprego de conversor back to back. Nesse caso, o conversor conectado ao gerador é acionado pela técnica de controle preditivo direto de torque. Por sua vez, o conversor da rede é acionado pelo controle preditivo direto de potência. Os controladores são projetados com base em modelo matemático dinâmico discretizado do gerador e da rede. Para validação do sistema proposto, foram implementadas no Sim- PowerSystems do Matlab/Simulink R os modelos matemáticos e os algoritmos de predição. Por m, foram também realizado teste experimentais no laboratório da universidade. Os resultados obtidos serão apresentados a m de demonstrar a melhora na resposta dinâmica do gerador. Para os resultados de simulação foi possível validar a melhora na corrente injetada na rede em comparação às técnicas tradicionais. / This dissertation presents the predictive control applied to the induction generator connected to the electric grid with the back-to-back converter. In this case, the converter connected to the generator is driven by the predictive direct torque control technique and the grid converter is driven by predictive direct power control. The controllers are designed from discrete dynamic generator and grid mathematical model. For the validation of the proposed system, mathematical models and prediction algorithms were implemented in SimPowerSystems of Matlab / Simulink R. Finally, experimental tests were also carried out in the university laboratory. The results obtained will be presented to present the improvement in the dynamic response of the generator, and for the simulation results, it was possible to validate the improvement in the current injected into the grid in relation to the traditional techniques.

Orientador: Dr. Alfeu J. Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / Devido as preocupações com a redu¸c¿ao do uso dos recursos f'osseis e das emiss¿oes de CO2 ocasionadas pelos mesmos, o interesse no uso de energias renov 'aveis aumentou, sendo uma destas fontes a energia e'olica. O Gerador de Indu¸c¿ao de Rotor Bobinado (GIRB) tem demonstrado ser uma ferramenta capaz de otimizar o uso da energia e'olica, dada a sua alta efici¿encia, rentabilidade e robustez mec¿anica, ainda assim 'e necess'ario superar os numerosos desafios que est¿ao presentes nesta tecnologia, tais como qualidade da pot¿encia, estabilidade da rede, entre outros. O objetivo desta pesquisa se concentra no estudo de t'ecnicas de controle de pot¿encia fornecida pelo GIRB aplicado a sistemas de gera¸c¿ao e'olica. No presente caso, o sistema de gera¸c¿ao 'e composto por um GIRB com seu estator conectado diretamente 'a rede e seu rotor 'e conectado 'a rede atrav'es de um conversor bidirecional. Prop¿oe-se estudar o m'etodo de controle direto de torque (CDT) com emprego de controladores PI e por modos deslizantes (SMC) mais PI. O controle direto de torque 'e uma t'ecnica de alto desempenho din¿amico e possibilita o controle independente do torque e fluxo do gerador o que possibilitar'a o controle das pot¿encias ativa e reativa do GIRB. Da mesma forma, 'e estudado o conversor para o processamento da energia gerada. As simula¸c¿oes baseadas em modelos matem'aticos destes m'etodos de controle foram revistos, analisados e comparados com as simula¸c¿oes de textos de refer¿encia. Resultados experimentais obtidos em uma bancada validaram o prot'otipo proposto. / Due to concerns about reducing the use of fossil resources and the CO2 emissions caused by them, interest in the use of renewable energy increased, one of these sources is wind energy. The Wound Rotor Induction Generator (WRIG) has been proved to be a tool to optimize the use of wind energy, given its high efficiency, profitability and mechanical robustness, it is still necessary to overcome the many challenges that are present in this technology, such as power quality, grid stability, among others. This research focuses on the study of control techniques for power supply by WRIG applied to wind generation systems. In this case, the generation system consists of a stator WRIG is connected directly to the electrical network and its rotor too, but via a bidirectional converter. It is proposed to study the method of direct torque control (DTC) with the use of PI and sliding mode controllers (SMC) more PI. The direct torque control is a technique of high dynamic performance and enables independent control of torque and flux generator, which will enable the control of active and reactive power ofWRIG. Likewise, it is studied the converter for processing the generated power. The simulations based on mathematical models of these control methods were reviewed , analyzed and compared with simulations of reference texts . Experimental results obtained on a bench validated the proposed prototype.

Este trabalho apresenta a modelagem do sistema elétrico de potência de uma plataforma de perfuração dotada de sistema de posicionamento dinâmico. Para tanto, inicialmente são apresentados os conceitos fundamentais de tais unidades, servindo como base teórica e justificando a necessidade de tal estudo. Posteriormente, são apresentados de forma mais detalhada os sistemas de propulsão e geração com as respectivas estratégias de controle. Para a propulsão, estes são acionados por motores de indução trifásicos tendo velocidade controlada a partir da estratégia Direct Torque Control utilizando inversores de três níveis. Para a geração, são utilizados motores diesel como máquinas primárias acoplados a geradores síncronos trifásicos, juntamente com seus respectivos reguladores de velocidade e de tensão. Primeiramente, a operacionalidade destes modelos propostos é confirmada a partir de simulações no programa computacional MATLABR®, utilizando-se a ferramenta gráfica Simulink. Na sequência, a modelagem do sistema de potência completo é obtida no mesmo programa computacional, onde são incluídos os devidos cabeamentos, transformadores e cargas dinâmicas representando os equipamentos de perfuração e de baixa tensão. Utilizando-se de patamares de carga e comandos de velocidade de propulsores obtidos de uma plataforma real em operação de perfuração são realizadas simulações neste sistema completo, tanto com os barramentos de alta tensão interligados quanto segregados. Dentre os resultados obtidos, observa-se que os controles de tensão e de frequência são adequados, além da correta divisão de carga entre geradores a partir do método droop compensado. Por fim, com o intuito de mostrar a potencialidade do sistema obtido, são realizadas análises de curto-circuito mantendo os barramentos de alta tensão interligados, onde é possível observar a propagação da queda de tensão quando a falta ocorre em um barramento de baixa tensão, além das consequências para todo o sistema quando tais faltas são aplicadas no nível de alta tensão. / This work presents the electrical power system modeling of a drilling rig equipped with a dynamic positioning system. Initially, fundamental concepts of such units are presented, bringing a theoretical basis and justifying the need for this study. Subsequently, the propulsion and generation systems as well as their respective control strategies are presented in detail. In regard to the thrusters, they are driven by three-phase induction motors and their speed are controlled by Direct Torque Control strategy using three-level inverters. In respect of the generation system, the prime movers are modeled as diesel engines coupled to three-phase synchronous generators, in addition to their respective speed and voltage regulators. Firstly, the functionality of the proposed models is confirmed by simulations in MATLABR® using Simulink graphical tool. After, the modeling of the complete power system is obtained on the same software, which considers the inclusion of appropriate wiring, transformers and dynamic loads representing the drilling and low voltage equipment. By using load levels and thruster speed commands from an actual vessel during a drilling operation, simulations are carried out at the complete system, considering the high voltage busbars at either connected or segregated configuration. Among the obtained results, it is possible to observe suitable voltage and frequency controls, besides the correct generators load sharing in compensated droop mode. Lastly, to present the potentiality of the obtained system, a short-circuit analysis is performed with the high voltage busbars connected, where it is noticed the means of the voltage drop propagates through the system when the fault occurs at a low voltage busbar, besides the consequences when similar faults are applied at the high voltage level.

Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jacson Luis Oliveira.pdf: 10477972 bytes, checksum: 1b64e6d37c97643852f0678c2a5c6d71 (MD5) Previous issue date: 2013-01-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The goal of the present work is to evaluate control schemes which were developed to control the three-phase induction motor, applied in this work to control the single-phase induction motor. The development of control schemes to control fractional power electrical machines such as the single-phase induction motor has been in evidence due to the needs of improvements on efficiency energy demanded by the market. The constructive aspects of this motor does not allow to apply control schemes directly. Thus, it is necessary to model the single-phase induction motor as a two-phase motor. The model considers coordinates transformations to stationary systems. To fix the asymmetry of the motor windings, a symmetry transformation is required to apply the control schemes. Classical control schemes based on field-oriented control and direct torque control were evaluated. Numerical simulations were performed to review how these control schemes work and to verify the feasibility of experimental implementation. For control schemes based on field-oriented control, the rotor flux oriented control and the stator flux oriented control were evaluated. Some constraints on the classical direct torque control were noted due to the high switching frequencies. An alternative to the classical direct torque control to allow constant switching frequencies was evaluated. Experimental results were found by using a hardware system based on digital signal processor. / Este trabalho tem por objetivo avaliar estratégias de controle, originalmente desenvolvidas para controlar o motor de indução trifásico, aqui aplicadas ao controle motor de indução monofásico. O desenvolvimento de estratégias que abordam o controle de motores de potência fracionária tal como o motor de indução monofásico tem tido maior destaque devido a necessidade de melhorias na eficiência energética exigida pelo mercado. As características construtivas deste motor não permitem a aplicação direta destas estratégias, de modo que o modelamento do motor de indução monofásico deve ser realizado afim de obter o modelo em sua configuração bifásica. O modelo considera a transformação de coordenadas para um sistema de eixo estacionário e, para compensar a assimetria dos enrolamentos uma transformação de simetria é necessária para a aplicação das estratégias de controle. Foram avaliadas estratégias clássicas baseadas no controle por orientação de campo e controle direto de torque. Um estudo de simulação numérica é realizado para avaliar o comportamento destas estratégias de controle e verificar a viabilidade de implementação prática. Nas estratégias de controle por orientação de campo são analisados o controle vetorial com orientação por fluxo de rotor e o controle vetorial com orientação por fluxo de estator. Observou-se que há restrições na implementação prática de estratégias de controle baseadas no controle direto de torque clássico devido as altas freqüências de chaveamento requeridas. Uma alternativa ao controle direto de torque clássico que permite o uso de frequências fixas de chaveamento é avaliada. Resultados experimentais foram obtidos utilizando uma plataforma de hardware com processador digital de sinais.