Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo e Abstract - Marcelo Zanelato.pdf: 40596 bytes, checksum: dde8f1ed9fc529913a1ef11f5663efd9 (MD5) Previous issue date: 2015-07-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho é realiza do um estudo da aplicação do circuito gradador de tensão em compressores herméticos para refrigeração doméstica. Os motores de indução operam com fluxo de entreferro quase constante, o que significa perdas magnéticas também quase constantes. A variação da tensão aplicada ao motor com consequente redução do fluxo no entre ferro representa um ganho de eficiência em relação à alimentação com tensão nominal fixa, quando a carga não requer fluxo total. Através da simulação dinâmica ado motor de indução monofásico operando com tensão senoidal e com gradador de tensão um estudo de caso é apresentado, sendo quantificados os ganhos de eficiência em aplicações reais de refrigeradores. Um circuito e método de controle do gradador de tensão com foco na melhor relação custo/eficiência é sugerido. Um novo projeto do motor estuda do é realizado para avaliar a aplicação do grada dor de tensão como dispositivo capaz de ampliar a faixa de tensão de operação de compressor sem regiões com baixa qualidade de energia, mantendo características de eficiência próxima são projeto original.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rafael Campos resumo.pdf: 28958 bytes, checksum: c0306d4f10c2c1dab1c5e8750f4a0ea1 (MD5) Previous issue date: 2008-07-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work is to study the rotor flux vector control applied to a single-phase induction motor drive. Initially, a mathematical model of the motor will be derived. The motor equations will be transformed to the stationary reference frame so that the angular dependency due to the asymmetry of the motor variables is eliminated. Then is discussed that single-phase induction motor can be viewed as a two-phase system. A mathematical model to derive the motor parameters is presented. The next step is to analyze the rotor flux vector control, pointing out the need for a symmetry transformation of the motor parameters. Two control methods are presented: direct rotor flux control and indirect rotor flux control. Theses control methods are validated through numerical simulations. Experimental analyses making use of a digital signal processor are carried out. The results obtained show the good dynamic response when the vector control method is applied to a single-phase induction motor drive system. / Este trabalho tem por objetivo estudar o acionamento do motor de indução utilizando o método de controle vetorial por fluxo de rotor. Inicialmente, desenvolvido o modelo matemático do motor de indução monofásico transformado o eixo estacionário para que seja eliminada a dependência angular das variáveis do devido à assimetria dos parâmetros do motor. É observado que o motor monofásico pode ser apresentado em configuração bifásica. Em seguida, um estudo de netrização do motor é realizado. O controle vetorial é analisado na seqüência, observando a necessidade de simetria dos parâmetros do motor para que haja um controle o do motor. São considerados dois métodos: controle direto do fluxo de rotor e indireto do fluxo de rotor. Analisa-se, também, o comportamento do controle de simulações numéricas Na seqüência,implementa-se experimentalmente o controle utilizando um processador digital de sinais. Os resultados obtidos mostram que o estudado ao ser aplicado ao motor de indução monofásico apresenta uma boa ta dinâmica para o sistema, tanto para método direto quanto para o método indireto.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-07-05T19:28:23Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ghunter Paulo Viajante - 2009.pdf: 4054510 bytes, checksum: 7a7664ef1ea06fe7cc1052791f2fb337 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2017-07-07T19:26:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ghunter Paulo Viajante - 2009.pdf: 4054510 bytes, checksum: 7a7664ef1ea06fe7cc1052791f2fb337 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-07T19:26:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ghunter Paulo Viajante - 2009.pdf: 4054510 bytes, checksum: 7a7664ef1ea06fe7cc1052791f2fb337 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2009-06-02 / This work presents the project, construction and automation of a test bench for single-phase induction motor, up to 1 CV, based on a Brazilian Standard, ABNT 5383- 2/2007. In order to reach this purpose, theoretical studies on data acquisition systems, virtual instrumentation, industrial communication protocols and normalized testing methodologies are performed. After test bench construction, tests based on the Brazilian Standard are performed, in order to test a single-phase induction motor with starting capacitor .The tests results are presented. / Este trabalho apresenta o projeto, implementação e automação de uma bancada para ensaios de motores de indução monofásicos de potência até 1 CV baseados na norma brasileira ABNT 5383-2/2007. Para tanto, foram realizados estudos teóricos acerca de sistemas de aquisição de dados, instrumentação virtual, protocolos de comunicação industrial e as metodologias de ensaios apresentadas na norma. Após a construção da bancada foram realizados os principais testes contemplados na norma brasileira em um motor de indução monofásico com capacitor de partida e apresentados os resultados.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work proposes a sensorless speed control applied to single-phase induction motors (SPIM). The objective is to present an alternative for variable speed single-phase motor drives for residencial applications, which operate mostly with constant speed. For contextualization in the actual scenario, firstly a bibliographic review about variable speed operation of single-phase induction motors is presented. After, the mathematical model that represents the single-phase induction motor dynamic behavior is developed, and following, the model validation to obtain the electrical parameters is done with classical experimental tests. Then, a field orientation technique applied to single-phase induction motors is presented, where a new mathematical model is developed for the application of this technique in this motor. Also, this work proposes a method of single-phase induction motors rotor speed estimation using an MRAS (Model Reference Adaptive System) algorithm, based on the calculation of the motor s reactive power. So, some simulation results are presented for the validation of the proposed estimation technique. The speed controller used is a discrete PI because the simplicity of its implementation. Two discrete PI s controllers are used for current control. Finally, experimental results obtained in a computer based environment are presented to validate the proposed techniques with and without rotor speed sensor. / Este trabalho propõe um controle de velocidade sensorless aplicado a motores de indução monofásicos. Tem-se por objetivo proporcionar uma alternativa de acionamento com velocidade variável dos motores de indução monofásicos em aplicações residenciais, nas quais estes geralmente operam em velocidades fixas. Para contextualização do tema no cenário atual, inicialmente é apresentada uma revisão da literatura quanto aos acionamentos a velocidade variável de motores de indução monofásicos. A partir da revisão da literatura é desenvolvido o modelo matemático que representa o comportamento dinâmico do motor de indução monofásico e, juntamente com este tópico, a validação do modelo para obtenção dos parâmetros elétricos é feita a partir de ensaios clássicos. Em seguida, é apresentada uma técnica de controle por orientação no campo aplicada a motores de indução monofásicos, com a obtenção de um novo modelo matemático onde essa técnica possa ser aplicada. Além disso, esse trabalho propõe um método de estimação da velocidade rotórica de motores de indução monofásicos a partir de um algoritmo MRAS (Model Reference Adaptive System), baseado no cálculo da potência reativa deste motor. Com isso, são apresentados resultados de simulação para validação da técnica de estimação proposta. O controlador de velocidade escolhido é um PI discreto, que teve sua escolha definida pela simplicidade de implementação. Dois controladores PI s discretos também são usados para o controle das malhas de corrente. Por fim, são apresentados resultados experimentais desenvolvidos em plataforma computadorizada que validam as técnicas propostas, tanto no controle de velocidade com a medição da mesma, como no controle de velocidade sem o uso do sensor.

A grande aplicação residencial de motores de indução monofásicos é em sistemas de refrigeração doméstica/comercial. O desenvolvimento de motores mais eficientes, associado ao controle de velocidade, fez com que, dentro os mais diversos tipos de motores, o motor síncrono de imã permanente tornasse objeto para a criação de uma metodologia de projeto, construção e realização de ensaios. Assim, para adequar o projeto do motor MSIP para substituição do motor de indução monofásico, foram feitos estudos de como aproveitar as laminações já existentes, através de definições das características básicas do estator e do rotor. O imã permanente a ser utilizado foi definido principalmente em função do custo do material e de suas propriedades magnéticas estarem adequadas à necessidade do projeto. O projeto magnético foi feito para maximizar o fluxo nos dentes, considerando as características construtivas e a curva de trabalho dos imãs. O projeto elétrico, a partir de um circuito equivalente do motor, permitiu explicar as relações de torque, corrente e tensão do motor MSIP, bem como a definição das bobinas do motor, quanto ao espaçamento destas entre as ranhuras, o cálculo do número de espiras e o diâmetro dos fios em função da área permitida pela ranhura da lamina do estator. Com as informações obtidas após o cálculo do motor MSIP, passou-se a construção de um protótipo constituído pelo estator, rotor e um sistema de suporte que permitisse o levantamento dos parâmetros do motor. Os parâmetros necessários foram definidos levando-se em consideração a necessidade para o projetista do conversor elétrico, sendo estes dados utilizados em simulações computacionais para a determinação do projeto do acionador. Com isto, os ensaios do motor MSIP permitiram o levantamento dos seguintes parâmetros: resistência, indutância, curvas de tensão de fase e linha da eletromotriz por velocidade em diversas rotações, momento de inércia e atrito viscoso, concluindo assim a proposta deste trabalho, e finalizando a metodologia para o motor MSIP. / A major residential application of single-phase induction motors is in domestic refrigeration. The development of more efficient motors, associated with speed control, has made that, among the most diverse types of electrical motors, the permanent magnet synchronous machine becomes an object of study for a design, construction and testing methodology. Therefore, to suit the PMSM design to replace the single phase induction motor, studies were made on how to take advantage of existing laminations, through definitions of the basic characteristics of the stator and rotor. The permanent magnet used was defined mainly as a function of the cost of the material and its magnetic properties since they suit the design requirements. PMSM magnetic design was made to maximize the magnetic flow in the slots considering the constructive characteristics and the magnet curve. The electric design, starting from a motor equivalent circuit, allowed to explain torque, current and voltage of the PMSM motor, as well as the definition of the motor windings regarding their filling in the slots, the calculation of coil number and the wire diameter as a function of the area allowed by the stator lamination slot. With the information obtained after the PMSM motor calculation, a prototype construction was initiated consisting of the stator, rotor and a support system to allow determining the motor parameters. The required parameters were defined taking into account the need the designer had of an electronic drive had. This data was used in computational simulations to determine the electronic driver design. After this, the motor testing allowed to identify the parameters, namely: winding resistance and inductance, various speed curves versus phase to phase and line voltage for back emf´s, moment of inertia and viscous friction, thus completing this work proposal, finalizing the project methodology for PMSM motor.

A grande aplicação residencial de motores de indução monofásicos é em sistemas de refrigeração doméstica/comercial. O desenvolvimento de motores mais eficientes, associado ao controle de velocidade, fez com que, dentro os mais diversos tipos de motores, o motor síncrono de imã permanente tornasse objeto para a criação de uma metodologia de projeto, construção e realização de ensaios. Assim, para adequar o projeto do motor MSIP para substituição do motor de indução monofásico, foram feitos estudos de como aproveitar as laminações já existentes, através de definições das características básicas do estator e do rotor. O imã permanente a ser utilizado foi definido principalmente em função do custo do material e de suas propriedades magnéticas estarem adequadas à necessidade do projeto. O projeto magnético foi feito para maximizar o fluxo nos dentes, considerando as características construtivas e a curva de trabalho dos imãs. O projeto elétrico, a partir de um circuito equivalente do motor, permitiu explicar as relações de torque, corrente e tensão do motor MSIP, bem como a definição das bobinas do motor, quanto ao espaçamento destas entre as ranhuras, o cálculo do número de espiras e o diâmetro dos fios em função da área permitida pela ranhura da lamina do estator. Com as informações obtidas após o cálculo do motor MSIP, passou-se a construção de um protótipo constituído pelo estator, rotor e um sistema de suporte que permitisse o levantamento dos parâmetros do motor. Os parâmetros necessários foram definidos levando-se em consideração a necessidade para o projetista do conversor elétrico, sendo estes dados utilizados em simulações computacionais para a determinação do projeto do acionador. Com isto, os ensaios do motor MSIP permitiram o levantamento dos seguintes parâmetros: resistência, indutância, curvas de tensão de fase e linha da eletromotriz por velocidade em diversas rotações, momento de inércia e atrito viscoso, concluindo assim a proposta deste trabalho, e finalizando a metodologia para o motor MSIP. / A major residential application of single-phase induction motors is in domestic refrigeration. The development of more efficient motors, associated with speed control, has made that, among the most diverse types of electrical motors, the permanent magnet synchronous machine becomes an object of study for a design, construction and testing methodology. Therefore, to suit the PMSM design to replace the single phase induction motor, studies were made on how to take advantage of existing laminations, through definitions of the basic characteristics of the stator and rotor. The permanent magnet used was defined mainly as a function of the cost of the material and its magnetic properties since they suit the design requirements. PMSM magnetic design was made to maximize the magnetic flow in the slots considering the constructive characteristics and the magnet curve. The electric design, starting from a motor equivalent circuit, allowed to explain torque, current and voltage of the PMSM motor, as well as the definition of the motor windings regarding their filling in the slots, the calculation of coil number and the wire diameter as a function of the area allowed by the stator lamination slot. With the information obtained after the PMSM motor calculation, a prototype construction was initiated consisting of the stator, rotor and a support system to allow determining the motor parameters. The required parameters were defined taking into account the need the designer had of an electronic drive had. This data was used in computational simulations to determine the electronic driver design. After this, the motor testing allowed to identify the parameters, namely: winding resistance and inductance, various speed curves versus phase to phase and line voltage for back emf´s, moment of inertia and viscous friction, thus completing this work proposal, finalizing the project methodology for PMSM motor.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This doctoral thesis presents the development of sensorless methods aiming the rotor speed control of asymmetrical two-phase induction motors. Initially, the machine mathematical model is presented. From the machine model, two methods for identification of electrical parameters of the induction machine are presented. The first method is based on the classical tests for electrical parameter estimation on three-phase induction motors, while the second method uses a RLS algorithm for the electrical parameters identification. Moreover, a vector control scheme applied to asymmetrical induction machines is presented. The influence that the machine asymmetry impacts on the field indirect vector control rotating at synchronous speed is analyzed. Simulation results show the coupling and the oscillations on the stator currents. The rotor speed estimation is carried out firstly by a MRAS estimator applied to single-phase induction motor drive. Furthermore, three rotor speed estimation methods based on continuous and discrete time sliding mode observers are proposed. The proofs of stability and convergence of these algorithms are developed and presented. The limits for the switching gains of the sliding mode observer are presented for continuous and discrete time. These limits are distinct and are highlighted in this study. Besides, a geometric modulation technique for three-leg voltage source inverters driving two-phase machines is presented. The rotor speed control is carried out from two schemes. The first method uses a discrete-time PI controller, while the second scheme uses a RMRAC controller. Simulation and experimental results are presented to validate the proposed techniques. / Esta tese faz o desenvolvimento de técnicas sensorless para o controle de velocidade rotórica de motores de indução bifásicos assimétricos. Inicialmente, o modelo matemático deste motor é apresentado. A partir da obtenção deste modelo, dois métodos para realização de ensaios com o intuito de determinar os parâmetros elétricos da máquina são desenvolvidos. O primeiro método é baseado nos ensaios clássicos para estimação de parâmetros de máquinas de indução trifásicas, enquanto o segundo método faz o uso de um algoritmo RLS identificação dos parâmetros elétricos. Além disso, neste trabalho um método de controle vetorial aplicado a máquinas de indução assimétricas é desenvolvido. É demonstrada a influência que a assimetria da máquina resulta no uso do controle vetorial orientado indiretamente no campo em eixos síncronos. Resultados de simulações mostram o acoplamento e consequentes oscilações nas correntes estatóricas. A estimação da velocidade rotórica é realizada inicialmente a partir do desenvolvimento de um estimador MRAS aplicado a um motor de indução monofásico. São propostos três métodos de estimação da velocidade rotórica a partir de algoritmos por modos deslizantes em tempo contínuo, e três métodos desenvolvidos em tempo discreto. As provas de estabilidade e convergência destes algoritmos são desenvolvidas e apresentadas. Ficam evidentes as diferenças entre os métodos em tempo contínuo e tempo discreto, bem como os limites para os ganhos dos observadores. Ainda, uma técnica de modulação para conversores de três braços acionando carga bifásicas é apresentada. O controle da malha de velocidade rotórica é realizado a partir de dois esquemas, o primeiro usa um controlador PI, enquanto o segundo método faz o uso de um controlador RMRAC. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para validação das técnicas propostas.

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.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LUIZ HENRIQUE REIS DE CASTILHO STIVAL.pdf: 1746208 bytes, checksum: 43e8c467b1dc79668c87e730e785a4d8 (MD5) Previous issue date: 2010-08-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The single-phase induction motor, in permanent split capacitor topology, is utilized on most of the clothes wash machines on Brazilian market. This configuration presents limitations on motor drive and on energy efficiency of the system. This work suggests a drive control method for the single-phase induction motor, aiming to deliver benefits on energy efficiency and improving motor drive. On this work, a mathematical model of the motor is derived to compare, through simulation, this proposal among different solutions. Then, the implementation of the proposal is done to gather experimental results. These results are compared to the results of the current control used on wash machines. The proposal achieved good advantages on dynamics response and system efficiency, although impacts the final cost of the solution. / O motor de indução monofásico, em sua topologia de capacitor permanente, é empregado na maioria das lavadoras de roupas do mercado nacional. Esta configuração apresenta limitações no acionamento do motor, e oferece uma limitada eficiência energética do sistema. Este trabalho propõe um método de controle do motor de indução monofásico que visa oferecer benefícios em termos da eficiência energética e melhoria do acionamento do motor quando utilizado em lavadoras de roupa. No trabalho, é levantado um modelo matemático do motor para que, através de simulação, possa ser realizado um estudo comparativo da solução proposta com outras soluções. Em seguida, se dá a implementação da proposta para obtenção de resultados práticos. Estes resultados são então comparados aos resultados do controle original utilizado em lavadoras de roupa. São alcançados benefícios na dinâmica e eficiência do sistema, porém com um impacto no custo final da solução.