Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This master thesis proposes a current control technique based on sliding mode strategy and disturbance observer for high-performance drive applied to permanent magnet synchronous motors and can be extended to other systems. The combination of sliding mode control and disturbance observer applied to the current control presents the characteristics necessary to minimize the coupling between the axes, rejection of external disturbances and parametric variations. A continuous time control scheme is developed, the stability proofs are performed from the Lyapunov analysis. The performance of the propose technique is evaluates through simulation results. Moreover, this master thesis presents a discrete-time sliding mode controller combined with a discrete-time disturbance observer. The development in discrete-time enables the implementation in digital processors. The conditions of reach of the proposed controller considering the transport delay of digital implementation are still evaluated. The stability proofs of the proposed scheme are presented. Simulation results are shown. In addition, it is developed an experimental platform for drive and control of the permanent magnet synchronous motor in which the experimental results are obtained. / Esta dissertação propõe uma técnica de controle de corrente baseada na estratégia por modos deslizantes e observador de distúrbios para acionamento de alto desempenho aplicada a motores síncronos de ímãs permanentes, podendo ser estendida a outros sistemas. A combinação do controle por modos deslizantes e do observador de distúrbio aplicada ao controle de corrente apresenta as características necessárias para minimização do acoplamento existente entre os eixos, rejeição a distúrbios externos e variações paramétricas. É desenvolvido um esquema de controle em tempo contínuo, são apresentadas as provas de estabilidade a partir de critério de Lyapunov. O desempenho da técnica proposta é avaliado através de resultados de simulação. Além disso, é apresentado um controlador por modos deslizantes associado ao observador de distúrbio em tempo discreto. O desenvolvimento em tempo discreto possibilita a implementação em processadores digitais de sinais. Ainda são avaliadas as condições de alcance do controlador proposto considerando o atraso de transporte da implementação digital. Provas de estabilidade do esquema proposto e resultados de simulação são apresentados. Este trabalho faz o desenvolvimento de uma bancada experimental para o acionamento e controle do motor síncrono de ímãs permanentes na qual são obtidos os resultados experimentais apresentados.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRANCIELI LIMA DE SA.pdf: 957791 bytes, checksum: 54a198d079685e3726016b54e682ffdc (MD5) Previous issue date: 2010-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work is introduced a study of Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), involving issues about constructive characteristics, modeling, control and simulation. Initially, are studied the constructive characteristics, principally in that refers of the magnets disposition in the rotor. Then, are shown some applications for the PMSM. The mathematic model of PMSM is developed starting of stationary reference frame and utilizing the rotation transformation for obtain the equations of currents and voltage in the rotor reference frame. The feed shape of the PMSM is an analysis of extreme importance in the study of this motor, for this reason also is show in this work. The vector control is analyzed in the sequence, utilizing the direct method for the rotor flux and considering the approach with Constant torque control. Are presents some techniques for the design of controllers of speed and current loops. Through the performed simulations, are analyzed and compared the several technical approached. The results obtained show that the vector control approach with constant torque angle applied to the PMSM presents a good dynamic response for motor drive. / Neste trabalho, é apresentado um estudo do Motor Síncrono de Ímãs Permanentes (MSIP) envolvendo questões pertinentes às características construtivas, modelamento, controle e simulação. Inicialmente, são estudadas as características construtivas, principalmente no que se refere à disposição dos ímãs no rotor. Em seguida são mostradas algumas aplicações para o MSIP. O modelo matemático do MSIP é desenvolvido partindo do referencial estacionário e utilizando a transformação de rotação para se obter as equações de corrente e tensão no referencial girante. A forma de alimentação do MSIP é uma análise de extrema importância no estudo deste motor, e por esta razão também é mostrada neste trabalho. O controle vetorial é analisado na seqüência, utilizando o método direto pelo fluxo de rotor e considerando a abordagem com controle de torque constante. São apresentadas algumas técnicas para o projeto dos controladores das malhas de corrente e velocidade. Através das simulações realizadas, são analisadas e comparadas as diversas técnicas abordadas. Os resultados obtidos mostram que o controle vetorial com abordagem do ângulo de torque constante aplicado ao MSIP apresenta uma boa resposta dinâmica para o acionamento do motor.

Este trabalho trata de um estudo teórico sobre o MMPI. Inicialmente, apre-sentamos um levantamento bibliográfico sobre o MMPI evidenciando os seus aspectos construtivos, seu funcionamento, suas características operacionais e suas possíveis aplicações. Em seguida, elaboramos um modelo físico fundamentado nas teorias do Motor de Indução Duplamente Alimentado (MIDA) e do Motor de Histerese (MH), o qual agrega as principais características operacionais do MMPI e reproduz o processo dinâmico de inscrição de pólos na periferia do rotor. A partir deste modelo físico propomos um modelo matemático, baseado na teoria dos circuitos magneticamente acoplados, constituído pelo equacionamento do MIDA, do MH e das fontes de alimentação do estator e do rotor. Deduzimos teoricamente todos os parâmetros necessários para a simulação computacional. Executamos a sua simulação computacional no software Matlab/SimulinkTM, cujos resultados ilustram o comportamento dinâmico das suas tensões, correntes, fluxos e mecânica. Comparando-se os resultados obtidos na simulação computacional com testes laboratoriais executados pelo CE-PEL, concluímos que o modelo matemático proposto e os parâmetros deduzidos podem ser considerados validados. Finalizando, sugerimos um motor monofásico de pólos lisos a imãs permanentes como uma alternativa mais simples do ponto de vista construtivo, porém com características operacionais semelhantes às do MMPI. / This work deals with a theoretical study on Written-PoleTM single-phase motor. Initially, we present the results from the bibliographical research on the Written-PoleTM motor, evidencing its constructional features, operation process, operational characteristics and some possible applications. Afterwards, we elaborate a physical model based in the theories of the doubly fed induction motor and the hysteresis motor, which incorporates the operational characteristic of Written-PoleTM motor and reproduces the written-pole dynamic process. Starting from this physical model we propose a mathematical model, based on the theory of the magnetically coupled circuits, constituted by the set of differential equations deduced from the doubly fed induction motor, the hysteresis motor and the stator and rotor voltage sources. We deduced theoretically all the computational simulation necessary parameters. We perform its computational simulation in the software Matlab/SimulinkTM, whose results illustrate the dynamic behavior of its voltages, currents, fluxes, torques and speed. Comparing the results obtained from the computational simulation with the CEPEL\'s test results, we concluded that the proposed mathematical model and the deduced parameters can be considered validated. Finally, we suggest a permanent-magnet smooth-pole single-phase motor as an alternative to Written-PoleTM motor. This alternative, even being simpler from the constructional point-of-view, presents operational characteristics similar to the Written-PoleTM single-phase motor.