Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006Bitstream added on 2014-06-13T19:53:09Z : No. of bitstreams: 1 yamamoto_s_me_bauru.pdf: 805126 bytes, checksum: 5969c3def2c588f914977218b0101775 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Auto Financiadora / Apresenta-se o modelamento matemático do comportamento térmico de um refrigerador doméstico através de funções de transferência, utilizando a analogia de um sistema térmico convertido para um sistema elétrico simplificado. Obtidos experimentalmente os pontos das curvas de temperatura no evaporador, congelador e gabinete de refrigeração, determinam-se os coeficientes das funções de transferência que, devidamente aplicados às equações diferenciais de 2° ordem, permite simular o comportamento térmico de um refrigerador doméstico de forma simples e rápida. / In this paper the mathematical modeling of the thermal behavior of a domestic refrigerator is proposed through transfer functions, using the analogy of a thermal system converted for a simplified electric system. Obtained the points of the curves of temperature of the evaporator, freezer and internal compartment experimentally, they are determined the coefficients of the transfer functions that, properly applied to the second-order differential equation, it allows to simulate the thermal behavior of a domestic refrigerator in a simple and fast way.

O presente trabalho investiga um procedimento de identificação paramétrica de um motor de indução trifásico com rotor em gaiola de esquilo. O ponto central do trabalho concentra-se na obtenção dos parâmetros elétricos do motor, baseado na análise de um ensaio de excitação tipo degrau aplicado nos enrolamentos de estator. Através da obtenção analítica do comportamento transitório da corrente do ensaio em degrau, são propostos alguns procedimentos para a obtenção dos parâmetros elétricos, baseado no método dos mínimos quadrados e em métodos numéricos de interpolação de curvas. O ensaio clássico de desaceleração também é investigado com o objetivo de se obter os parâmetros mecânicos. Neste caso, foram empregadas técnicas de interpolação de curvas. A validação dos métodos e dos parâmetros obtidos é feita com base em comparações de simulações e dados reais de ensaios do motor, onde discute-se a influência do Efeito Pelicular sobre determinados parâmetros elétricos do mesmo. / This work deals with a method to identify the parameters of a three-phase-squirrel-cage induction-motor. The identification of the electrical parameters is based on analysis of the motor response to a input voltage step applied to the stator windings. The least square method and the interpolation methods (Gauss-Newton and Simplex of Nelder-Mead), are applied to obtain the electrical motor parameters. The mechanical parameters values are derived from the deceleration curve coefficients. The validation of all the methods and parameters is performed by comparing simulated and real data of the free acceleration response. Moreover this thesis discusses the influence of the Skin Effect in some electrical motor parameters.

São desenvolvidos neste trabalho dois modelos para a máquina pentafásica operando sob falta em uma e duas fases. Um dos modelos é apropriado para simulações, pois permite que uma ou mais fases sejam retiradas durante a simulação. O outro modelo possui uma falta fixa sendo mais indicado para a análise da máquina quando a mesma opera sem uma fase. Neste trabalho também é feita a análise de duas estratégias de controle para máquinas operando sem uma fase. Uma das estratégias de controle é do tipo vetorial e a outra do tipo escalar. A estratégia de controle escalar é nova e foi desenvolvida durante a dissertação, a estratégia de controle vetorial foi baseada em estratégias de controle analisadas durante a revisão bibliográfica. Inicialmente é feita um revisão bibliográfica onde são analisados os principais trabalhos na área de controle de máquinas com mais de três fases. Depois é desenvolvido o modelo da máquina utilizado durante as simulações das estratégias de controle. O controle de máquinas por orientação de campo indireta é então apresentado e são explicadas as modificações necessárias para que o controle seja aplicado em máquinas sem uma ou duas fases. Na sequência são desenvolvidos o controle escalar para a máquina operando sem uma fase e o segundo modelo da máquina, com a falta fixa. No último capítulo são apresentadas as simulações e ensaios realizados utilizando as estratégia de controle e a máquina operando sem uma fase. / In this work two models for the five-phase machine operating under fault are developed. One of them is more appropriate for simulations, as it allows one or more phases to be easily removed. The other model describes the machine operation with one open phase, being more appropriate for analytical analysis under this condition. This works also analysis two control strategies for operation under fault. One strategy is based on the scalar control and the other on the vector control of induction machines. The scalar control strategy is new and was formulated during the development of this work. The vector control strategy was based on control strategies already used and found in the literature. First, a literature review is presented, followed by the derivation of the model which is used for the subsequent simulations of the control strategies. Then, the machine control through indirect field orientation is presented, as well as the necessary modifications to be implemented in the control strategy to enable the machine to operate without one or two phases. Next, a scalar control to operate the machine without one phase using the second model is presented. Finally, the simulations and the experimental results obtained with a prototype machine and using the control strategies studied are shown and compared, considering the case of one open phases.

O presente trabalho investiga um procedimento de identificação paramétrica de um motor de indução trifásico com rotor em gaiola de esquilo. O ponto central do trabalho concentra-se na obtenção dos parâmetros elétricos do motor, baseado na análise de um ensaio de excitação tipo degrau aplicado nos enrolamentos de estator. Através da obtenção analítica do comportamento transitório da corrente do ensaio em degrau, são propostos alguns procedimentos para a obtenção dos parâmetros elétricos, baseado no método dos mínimos quadrados e em métodos numéricos de interpolação de curvas. O ensaio clássico de desaceleração também é investigado com o objetivo de se obter os parâmetros mecânicos. Neste caso, foram empregadas técnicas de interpolação de curvas. A validação dos métodos e dos parâmetros obtidos é feita com base em comparações de simulações e dados reais de ensaios do motor, onde discute-se a influência do Efeito Pelicular sobre determinados parâmetros elétricos do mesmo. / This work deals with a method to identify the parameters of a three-phase-squirrel-cage induction-motor. The identification of the electrical parameters is based on analysis of the motor response to a input voltage step applied to the stator windings. The least square method and the interpolation methods (Gauss-Newton and Simplex of Nelder-Mead), are applied to obtain the electrical motor parameters. The mechanical parameters values are derived from the deceleration curve coefficients. The validation of all the methods and parameters is performed by comparing simulated and real data of the free acceleration response. Moreover this thesis discusses the influence of the Skin Effect in some electrical motor parameters.

Este trabalho apresenta através de simulação um estudo comparativo de estimadores de velocidade de motor de indução trifásico por meio de observadores de estado e da técnica do filtro de Kalman. É realizada uma análise comparativa de desempenho das estratégias de estimação determinísticas e estocásticas, com observadores adaptativos e estimadores baseados na teoria do filtro de Kalman estendido, respectivamente. A realização do trabalho visa a constatação dos procedimentos de elaboração, de operação e de aplicação destas técnicas de estimação usando um exemplo real com fins de ilustrar o ensino de controle e acionamento de máquinas elétricas. As simulações foram realizadas através do Matlab/Simulink com a utilização das ferramentas do Power System Blockset (PSB) e o algoritmo dos estimadores é escrito em programa Matlab e executado por uma função S-Function. Os resultados de simulação demonstram a eficiência de cada um dos estimadores propostos, no que se refere ao comportamento transitório, robustez a ruídos e variações nos parâmetros do motor. / This works presents through of the simulation a comparative study of the sensorless of speed estimation of induction three-phase motor using state observer and Kalman filter. A comparative analysis of the performance of the deterministic and stochastic estimation strategies using adaptive observers and estimators based on extended Kalman filter was realized. The work aims to verify the procedure of the elaboration, operation and application of such estimation techniques using a real example to illustrate the teaching of the control and driving of electric machines. The simulations where performed using Matlab/Simulink with Power System Blockset (PSB) toolboxes and the estimators are programmed as S-Function Matlab. The results indicate the effectiveness of the proposed estimators, according to the transient behavior, robustness to noise and ability to handle parametric variations.

O presente trabalho é um estudo comparativo entre a modelagem de motores de indução bifásicos simétricos com o uso da transformação dq0, que é uma modelagem matemática clássica na análise dos motores de indução bifásicos e a modelagem através da teoria do vetor espiral, proposta na década de 80 para os motores de indução trifásicos. A modelagem clássica é apresentada detalhadamente, bem como a modelagem por vetores espirais. Foram realizadas simulações para comparar os resultados entre as diferentes abordagens. / This work is a comparative study between the classic modeling using dq0 transformation and the spiral vector theory applied to study symmetrical two-phase induction machine. The spiral vector theory was proposed by Dr. Sakae Yamamura to study electrical machines in the middle of 1980s. To compare both types of modeling, simulations were performed to solve differential equations.

Este trabalho desenvolve a simulação do controle de velocidade de motor de indução com a técnica de controle direto de torque (Direct Torque Control - DTC), sendo executada em um dispositivo lógico programável tipo FPGA (Field Programable Gate Array). A simulação é realizada usando-se dois programas: O MATLAB/Simulink e o ModelSim, sendo que estes dois programas trabalham em modo de co-simulação provida pelo toolbox Link-for-ModelSim do Simulink. Enquanto a dinâmica do motor e do inversor é executada no MATLAB, o algoritmo de controle da estratégia DTC é executada no ModelSim. O algoritmo de acionamento DTC é escrito em linguagem de descrição de hardware VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language - VHSIC HDL) e utiliza a aritmética de ponto flutuante. Os resultados das simulações são apresentados e analisados no final deste trabalho. / This work presents a simulation of induction motor speed control using the technique of direct torque control (DTC), performed in a reprogrammable device type FPGA. The simulation is performed using two programs: MATLAB/Simulink and ModelSim, where these two programs work in a co-simulation mode, provide by Link for ModelSim toolbox from Simulink. While the motor and inverter dynamics is performed in MATLAB, the control algorithm of DTC technique runs in the ModelSim program. The algorithm of DTC drive is written in hardware description language (VHDL) and use the float point arithmetic. The simulation results are presented and analyzed in the end of this work.

Este trabalho apresenta através de simulação um estudo comparativo de estimadores de velocidade de motor de indução trifásico por meio de observadores de estado e da técnica do filtro de Kalman. É realizada uma análise comparativa de desempenho das estratégias de estimação determinísticas e estocásticas, com observadores adaptativos e estimadores baseados na teoria do filtro de Kalman estendido, respectivamente. A realização do trabalho visa a constatação dos procedimentos de elaboração, de operação e de aplicação destas técnicas de estimação usando um exemplo real com fins de ilustrar o ensino de controle e acionamento de máquinas elétricas. As simulações foram realizadas através do Matlab/Simulink com a utilização das ferramentas do Power System Blockset (PSB) e o algoritmo dos estimadores é escrito em programa Matlab e executado por uma função S-Function. Os resultados de simulação demonstram a eficiência de cada um dos estimadores propostos, no que se refere ao comportamento transitório, robustez a ruídos e variações nos parâmetros do motor. / This works presents through of the simulation a comparative study of the sensorless of speed estimation of induction three-phase motor using state observer and Kalman filter. A comparative analysis of the performance of the deterministic and stochastic estimation strategies using adaptive observers and estimators based on extended Kalman filter was realized. The work aims to verify the procedure of the elaboration, operation and application of such estimation techniques using a real example to illustrate the teaching of the control and driving of electric machines. The simulations where performed using Matlab/Simulink with Power System Blockset (PSB) toolboxes and the estimators are programmed as S-Function Matlab. The results indicate the effectiveness of the proposed estimators, according to the transient behavior, robustness to noise and ability to handle parametric variations.

Os motores de indução trifásicos são largamente usados em vários setores da indústria. O dimensionamento da potência adequada de um motor de indução ou assíncrono trifásico, em função do comportamento das cargas acopladas ao eixo, continua em alguns casos impreciso pela falta de conhecimento mais completo do comportamento das cargas. A proposta deste trabalho consiste na utilização de sistemas Fuzzy como uma alternativa aos métodos tradicionais para levantamento do comportamento de carga e, em processos de controle, onde há a necessidade de conhecimento do comportamento do conjugado aplicado ao eixo do motor, enfocando diversos tipos de cargas encontrados em indústrias. Resultados de simulações são apresentados para validar a proposta deste trabalho. / The three phase induction motors are widely used in all industrial sectors. The selection procedure of the motor for a particular application is sometimes inaccurate due to the lack of complete knowledge about the load connected to its shaft. The proposal of this work consists of using Fuzzy system as an alternative tool to the classical methods for extraction of the load behavior and, in control process, where knowledge of the torque behavior applied to the motor shaft are need, focusing several types of loads found in industries. Simulation results are presented to validate the proposal of this work.

Neste trabalho é abordada a estimação de parâmetros de motores de indução trifásicos através de métodos diferentes daqueles normalizados por normas técnicas. Inicialmente é apresentada uma revisão bibliográfica dos principais métodos alternativos encontrados na literatura, onde são discutidas as vantagens e desvantagens de cada um deles. Também é abordado o problema da variação dos parâmetros durante a operação do motor devido a fenômenos como o efeito pelicular e a saturação no ferro. São propostos três métodos de estimação dos parâmetros da máquina de indução trifásica que utilizam apenas medições de tensões e correntes do estator. O primeiro método utiliza a impedância instantânea vista dos terminais do estator na estimação dos parâmetros. O segundo é baseado em ensaios de decaimento, visando a obtenção do valor de regime permanente da constante de tempo do rotor. Já o terceiro método proposto envolve a aplicação do primeiro método em segmentos do conjunto de dados, denominados de janelas móveis, a fim de se obter a variação dos parâmetros com a frequência das tensões e correntes induzidas no rotor. Esta variação ocorre principalmente devido ao efeito pelicular. São apresentados algoritmos para a estimação das grandezas não medidas porém necessárias nos métodos propostos, tais como a velocidade do rotor, fluxo do estator e torque eletromagnético. Também é realizada a estimação dos parâmetros mecânicos do motor. Os três métodos são validados através de simulações e experimentos envolvendo motores de diferentes potências, onde é possível observar os efeitos da variação dos parâmetros. Por fim, a eficácia dos métodos é avaliada através de comparações entre as correntes obtidas da simulação do motor com os parâmetros estimados e as correntes efetivamente medidas durante os ensaios. Observa-se que no caso do motor de baixa potência, admitir a variação dos parâmetros não melhora os resultados. Por outro lado, no caso dos motores de maior potência os erros envolvidos quando se admite variação nos parâmetros com a frequência do rotor é consideravelmente menor do que os erros obtidos através da simulação com parâmetros constantes. / In this work, the estimation of the parameters of three phase induction motor is approached through alternative methods. Firstly, it is presented a literature review of the commonly used methods, where the advantages and disadvantages of each one are discussed. The problem of parameter variation during the motor operation due to phenomena as skin-effect and iron saturation is also discussed. Three methods aiming at the estimation of the induction motors parameters are presented, where only stator voltages and currents measurements are required. The first method uses the instantaneous impedance as seen from the stator terminals for the parameter estimation. The second one is based on deceleration tests, aiming to obtain the steady-state value of the rotor time constant. The third method involves the application of the first method to segments of the data, named moving windows. The objective is to assess the parameter variation with the rotor frequency, mainly due to skin-effect. Algorithms for estimation of quantities such as rotor speed, stator flux and electromagnetic torque are presented. A method to estimate mechanical parameters is also presented. The three methods are validated through simulation and experimental tests with motors of different power. Using the proposed methods, it is possible to observe the parameter variation effects. Finally, the accuracy of the methods is evaluated through comparisons between the stator currents simulated with the estimated parameters and the measured currents. In the case of low power motor, no significant improvement in the results were observed when varying parameters are assumed. On the other hand, in the case of high power motors the errors considering varying parameters with the rotor frequency are considerably lower than those obtained through simulation with constant parameters.