A máquina a relutância chaveada ganhou considerável atenção da comunidade científica com o desenvolvimento da eletrônica de potência e é considerada hoje uma máquina elétrica promissora para algumas aplicações, principalmente aquelas onde há a necessidade de operação em velocidade variável seja como motor ou como gerador. Sendo assim, este trabalho apresenta a dinâmica de funcionamento de uma máquina a relutância chaveada, com uma estrutura 6 x 4, ou seja contendo seis pólos no estator e quatro pólos no rotor, operando no modo gerador. A dinâmica de funcionamento é apresentada e comparada através de resultados experimentais e resultados simulados em ambiente Matlab/Simulink. Os resultados experimentais foram possíveis devido a construção de um protótipo da máquina e da montagem de uma bancada de testes. O projeto desenvolvido para construção do protótipo e da bancada de testes é apresentado neste trabalho. / Switched reluctance machines have received considerable attention from the scientific community due to advances in power electronics, and now is considered a promising electric machine for some applications, especially where variable speed operations are needed for motor or generator. Therefore, this work presents the dynamics of a switched reluctance machine, operating as a generator, with 6 x 4 structure, i.e., six stator poles and four poles in the rotor. Experimental results, which were obtained from a machine prototype installed on a test bench, were compared with Matlab/Simulink computational simulations. The designing aspects for the prototype construction are also discussed in this work.

Orientador: Prof. Dr. Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2017. / Neste trabalho é estudado o gerador de relutância variável 12/8 aplicado em sistemas de geração eólica. Para a conexão do gerador com a rede elétrica será empregado o conversor em ponte assimétrico que compartilha o barramento de corrente contínua com um inversor. O conversor assimétrico tem a função de controlar a tensão no elo de corrente contínua e emprega controladores PIs para este fim. Já, o inversor conectado à rede elétrica controla as potências injetadas na rede por meio da técnica de controle orientado por tensão empregando controladores PIs. Analisou-se também as condições da máquina em termos de indução magnética através de simulações computacionais, pelo Método dos Elementos Finitos, com intuito de verificar e estimar os níveis de indução garantindo que a operação do controle atue de fato em condição de não saturação da máquina. Resultados das simulações de operação do gerador conectado à rede elétrica trifásica e dos níveis de indução magnética são apresentados para validar a proposta. / This academic work examines the switched reluctance generator 12/8 applied in wind power generation systems. A asymmetric bridge converter shares the DC link with an inverter that allows generator connection to the power grid. The asymmetric half bridge converter has the function of controlling the voltage of the DC link and uses PI controllers for this purpose. Already, the inverter connected to the grid controls the power injected into the grid across voltage oriented controle by employing PIs voltage controllers. It was also analyzed the machine conditions in terms of magnetic induction through computational simulations, by the Finite Element Method, in order to verify and estimate the induction levels, ensuring that the operation of the control actually acts in the condition of non-saturation of the machine. Results of the operation simulations of the generator connected to the three-phase electric grid and the magnetic induction levels are presented to validate the proposal

A máquina a relutância chaveada ganhou considerável atenção da comunidade científica com o desenvolvimento da eletrônica de potência e é considerada hoje uma máquina elétrica promissora para algumas aplicações, principalmente aquelas onde há a necessidade de operação em velocidade variável seja como motor ou como gerador. Sendo assim, este trabalho apresenta a dinâmica de funcionamento de uma máquina a relutância chaveada, com uma estrutura 6 x 4, ou seja contendo seis pólos no estator e quatro pólos no rotor, operando no modo gerador. A dinâmica de funcionamento é apresentada e comparada através de resultados experimentais e resultados simulados em ambiente Matlab/Simulink. Os resultados experimentais foram possíveis devido a construção de um protótipo da máquina e da montagem de uma bancada de testes. O projeto desenvolvido para construção do protótipo e da bancada de testes é apresentado neste trabalho. / Switched reluctance machines have received considerable attention from the scientific community due to advances in power electronics, and now is considered a promising electric machine for some applications, especially where variable speed operations are needed for motor or generator. Therefore, this work presents the dynamics of a switched reluctance machine, operating as a generator, with 6 x 4 structure, i.e., six stator poles and four poles in the rotor. Experimental results, which were obtained from a machine prototype installed on a test bench, were compared with Matlab/Simulink computational simulations. The designing aspects for the prototype construction are also discussed in this work.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-05-25T12:16:21Z No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-06-14T11:52:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-14T11:52:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucasalvesdealmeida.pdf: 7514122 bytes, checksum: a0029ec07180541f754e98112ec47b6b (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / Sistemas eletromecânicos são de grande importância atualmente, e a procura por maior eficiência e desempenho aliados a um menor custo justificam a busca por alternativas tanto em topologia quanto no controle e acionamento de tais sistemas. A máquina de relutância chaveada é capaz de cumprir estes requisitos e tem despertado o interesse de pesquisadores e empresas nos últimos anos, emergindo como uma alternativa viável em diversas aplicações. Porém, esta máquina possui características singulares. Por conta de sua estrutura duplamente saliente, seu funcionamento correto depende da aplicação de pulsos de corrente por determinados intervalos de tempo, e na sequência correta, seus parâmetros são variáveis no tempo, apresentando um comportamento com características não-lineares. Tais particularidades fazem com que seja difícil controlar o torque destas máquinas, as quais possuem a tendência de apresentar altas oscilações durante a mudança da excitação de cada fase. Este trabalho tem por objetivo contribuir com o estudo da modelagem e do acionamento de uma máquina de relutância chaveada. É apresentada sua modelagem matemática e um modelo de simulação que leva em consideração as não linearidades existentes. Em seguida são apresentadas técnicas de controle de corrente que incluem um regulador de histerese, um controlador PI e um controlador por modos deslizantes. Também é utilizado um método capaz de determinar o momento em que cada fase deve ser acionada, baseado no ângulo do rotor, e uma técnica de variação dos ângulos de acionamento de maneira dinâmica, usados em conjunto com os controladores propostos. O trabalho também caracteriza e apresenta as funções de divisão de torque como uma maneira de reduzir drasticamente as oscilações de torque. São apresentadas as operações como motor e como gerador, bem como um exemplo de aplicação de modo a ilustrar ambos os modos de operação. / Electromechanical systems have a huge relevance nowadays, and seeking for improvements in efficiency and performance at the lowest cost make valid to identify topological and control alternatives of these systems. The switched reluctance machine is capable to fulfill such requirements and emerges as an interesting field of research. Academics and industrial works shows that it is a promising alternative in several applications. However, this machine presents unique characteristics, like the doubly salient structure, the necessity to apply phase currents in a sequence determined by the stator/rotor pole ratio, its time variantparameters,andthestrongnonlinearcharacteristics. Suchsingularitiesmaketorque control hard, as it tends to present high ripples and makes a lot of noise. This thesis aims to contribute on switched reluctance machine modeling and drive system. A mathematical model is presented, and also a simulation model that accounts for nonlinearities, making possible to simulate the machine accurately in a computational environment. A hysteresis regulator, a PI controller and a sliding mode controller are designed and simulated. An algorithm to determine when each phase should be excited based on rotor angle is used, and a technique to change such firing angles dynamically is developed that can be used along with current control methods presented. The work also defines and presents torque sharing functions as a way to greatly reduce torque ripple. Motor and generator operation are contemplated, and both modes are illustrated in an application example.