Los sistemas de conversión conectados en paralelo constituyen una solución interesante al problema de proporcionar una tensión regulada a una carga que demanda corrientes elevadas, pues la paralelización de convertidores permite distribuir la corriente entre los diversos módulos, reduciendo el estrés sobre los interruptores y mejorando la fiabilidad del sistema. En sistemas multimodulares de convertidores se necesita normalmente un esquema de control modo corriente, como el control modo corriente media (ACC en inglés), que asegure una correcta compartición de corriente entre los distintos módulos. Con este tipo de control, las características dinámicas del lazo de control dependen considerablemente de las condiciones de línea y carga, así como del número de módulos conectados en paralelo. En esta tesis se han aplicado dos técnicas diferentes de control robusto basado en modelo de referencia (RMF en inglés) a sistemas de conversión en paralelo con el fin de mejorar la robustez del control ACC convencional. El trabajo realizado puede dividirse en tres grandes bloques: En primer lugar, se ha presentado un esquema de control RMF paso-alto que ha sido aplicado al lazo de tensión de un convertidor DC-DC multimodular tipo Buck. El esquema de control propuesto añade un lazo interno adicional a los lazos de corriente y de tensión del control ACC convencional, reduciendo la sensibilidad del lazo externo de tensión frente a los parámetros variables de la etapa de potencia: número de módulos, tensión de entrada, carga y tolerancias de los componentes. Además, el lazo mejora considerablemente el rechazo de perturbaciones del convertidor, esto es, impedancia de salida y audiosusceptibilidad en lazo cerrado, en baja frecuencia si se compara con el control ACC convencional. La principal limitación de este esquema de control es que su funcionamiento está limitado por el rizado de conmutación presente en la tensión de salida, dado que se utiliza un regulador auxiliar...... / Pascual Molto, M. (2008). Técnicas de control robusto basado en modelo de referencia aplicadas a sistemas modulares de alimentación [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1981 / Palancia

O objetivo do trabalho é apresentar o funcionamento de um gerador a relutância chaveado monofásico. Para isso, foi desenvolvido um modelo computacional em ambiente Matlab Simulink, fazendo-se a comunicação entre diferentes partes do sistema. O comportamento da dinâmica de geração é apresentado para diferentes pontos do sistema, e testes experimentais realizados em um pequeno protótipo confirmam as características funcionais desta máquina. Ensaios realizados comprovam sua funcionalidade e simplicidade de operação, tendo estabilidade de geração para ampla faixa de velocidade de funcionamento, caracterizando uma máquina promissora, robusta e eficiente para aplicações especiais. / This work presents a single-phase switched reluctance machine operating as a generator. For that purpose, a computational model was developed in Matlab Simulink environment, wherein all the system components, such as voltage source, drive and machine model, and load were integrated. The current and voltage behavior for several points of operations are presented. Furthermore, experimental tests were also carried out in a simple prototype to validate its functionality and simplicity of operation, providing a stable power generation over a wide range of speed. The results showed that the single-phase switched reluctance generator can be robust, efficient, and promising for especial applications.

O trabalho desenvolvido nesta tese propõe a aplicação do método da expansão em funções hierárquicas elaborado por Zienkiewics e Morgan (1983), para a solução das equações de conservação da massa (continuidade), conservação da quantidade de movimento (Navier-Stokes) e conservação da energia, para fluidos compressíveis em duas dimensões e em alta velocidade. Esse método consiste no emprego do método de elementos finitos utilizando a formulação Petrov-Galerkin, conhecido como SUPG (“Streamline Upwind Petrov-Galerkin"), desenvolvido por Brooks e Hughes (1982), aplicado em conjunto com uma expansão das variáveis em funções hierárquicas. A fim de testar e validar o método numérico proposto, assim como o programa computacional elaborado, foram simulados alguns casos conhecidos da literatura. Os casos estudados foram os seguintes: teste de Continuidade; teste de convergência e estabilidade; problema do degrau de temperatura e problema do choque oblíquo, onde o objetivo desse último caso era, basicamente, verificar a captura da onda de choque pelo método numérico desenvolvido. Através dos casos estudados e em função dos resultados obtidos nas simulações realizadas, conclui-se que o objetivo desse trabalho foi alcançado de maneira satisfatória, pois os resultados obtidos com o método desenvolvido nesse trabalho foram qualitativamente e quantitativamente bons, quando comparados com os resultados teóricos. / The Thesis develops a new application for the Hierarchical Function Expansion Method, proposed by Zienkiewics and Morgan (1983), for the solution of the Navier-Stokes equations for compressible fluids in two dimensions and in high velocity. This method is based on the finite elements method using the Petrov-Galerkin formulation, know as, SUPG (Streamline Upwind Petrov-Galerkin) developed by Brooks and Hughes (1982), and applied in conjunction with the expansion of the variables into hierarchical functions. To test and validate the numerical method proposed as well as the computational program developed some cases whose theoretical solution are known simulated. These cases are the following: continuity test; stability and convergence test; temperature step problem; and several oblique shocks. The objective of the last cases is basically to verify the capture of the shock wave by the method developed. The results obtained in the simulations of the cases performed with the proposed method were good both qualitatively and quantitatively when compared with the teorethical solutions. This allows us to conclude that the objective of this Thesis was satisfactorily reached.

O trabalho desenvolvido nesta tese propõe a aplicação do método da expansão em funções hierárquicas elaborado por Zienkiewics e Morgan (1983), para a solução das equações de conservação da massa (continuidade), conservação da quantidade de movimento (Navier-Stokes) e conservação da energia, para fluidos compressíveis em duas dimensões e em alta velocidade. Esse método consiste no emprego do método de elementos finitos utilizando a formulação Petrov-Galerkin, conhecido como SUPG (“Streamline Upwind Petrov-Galerkin”), desenvolvido por Brooks e Hughes (1982), aplicado em conjunto com uma expansão das variáveis em funções hierárquicas. A fim de testar e validar o método numérico proposto, assim como o programa computacional elaborado, foram simulados alguns casos conhecidos da literatura. Os casos estudados foram os seguintes: teste de Continuidade; teste de convergência e estabilidade; problema do degrau de temperatura e problema do choque oblíquo, onde o objetivo desse último caso era, basicamente, verificar a captura da onda de choque pelo método numérico desenvolvido. Através dos casos estudados e em função dos resultados obtidos nas simulações realizadas, conclui-se que o objetivo desse trabalho foi alcançado de maneira satisfatória, pois os resultados obtidos com o método desenvolvido nesse trabalho foram qualitativamente e quantitativamente bons, quando comparados com os resultados teóricos. / The Thesis develops a new application for the Hierarchical Function Expansion Method, proposed by Zienkiewics and Morgan (1983), for the solution of the Navier-Stokes equations for compressible fluids in two dimensions and in high velocity. This method is based on the finite elements method using the Petrov-Galerkin formulation, know as, SUPG (Streamline Upwind Petrov-Galerkin) developed by Brooks and Hughes (1982), and applied in conjunction with the expansion of the variables into hierarchical functions. To test and validate the numerical method proposed as well as the computational program developed some cases whose theoretical solution are known simulated. These cases are the following: continuity test; stability and convergence test; temperature step problem; and several oblique shocks. The objective of the last cases is basically to verify the capture of the shock wave by the method developed. The results obtained in the simulations of the cases performed with the proposed method were good both qualitatively and quantitatively when compared with the teorethical solutions. This allows us to conclude that the objective of this Thesis was satisfactorily reached.

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.

O objetivo do trabalho é apresentar o funcionamento de um gerador a relutância chaveado monofásico. Para isso, foi desenvolvido um modelo computacional em ambiente Matlab Simulink, fazendo-se a comunicação entre diferentes partes do sistema. O comportamento da dinâmica de geração é apresentado para diferentes pontos do sistema, e testes experimentais realizados em um pequeno protótipo confirmam as características funcionais desta máquina. Ensaios realizados comprovam sua funcionalidade e simplicidade de operação, tendo estabilidade de geração para ampla faixa de velocidade de funcionamento, caracterizando uma máquina promissora, robusta e eficiente para aplicações especiais. / This work presents a single-phase switched reluctance machine operating as a generator. For that purpose, a computational model was developed in Matlab Simulink environment, wherein all the system components, such as voltage source, drive and machine model, and load were integrated. The current and voltage behavior for several points of operations are presented. Furthermore, experimental tests were also carried out in a simple prototype to validate its functionality and simplicity of operation, providing a stable power generation over a wide range of speed. The results showed that the single-phase switched reluctance generator can be robust, efficient, and promising for especial applications.

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 2016-12-12T17:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luis Pinto.pdf: 10308 bytes, checksum: b83d190258713e89ee2c83ff04a465ef (MD5) Previous issue date: 2008-07-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo de aplicação do Controle por Modos Deslizantes ao motor de indução monofásico, bem como a comparação dos resultados obtidos com uma estratégia de controle já bem estabelecida que é o Controle Vetorial. A base deste trabalho é a modelagem dinâmica do motor de indução monofásico. A partir da teoria dos circuitos elétricos são estabelecidas e analisadas algumas relações eletromagnéticas para esta máquina. Vários modelos matemáticos podem ser apresentados, em função da escolha das variáveis de estado. Neste caso, modela-se o motor a partir das correntes estatóricas e fluxos rotóricos. Usando o modelo matemático do motor, é simulado o controle do motor para as estratégias de Controle Vetorial, Modos Deslizantes de 1a. e de 2a. Ordem. O controle Vetorial é uma estratégia muito bem conhecida e já consolidada no uso industrial, e por isto foi usada como base de comparação para avaliar a efetividade das demais estratégias. O problema do Controle Vetorial é a pouca robustez do sistema para variações paramétricas. O controle por Modos Deslizantes de 1a Ordem é robusto para variações de parâmetros internos, porém apresenta o chattering. O controle por Modos Deslizantes de 2ª Ordem possui a mesma robustez do de primeira ordem, com o adicional de uma grande redução do chattering. Neste trabalho é feita a comparação entre estas três estratégias de controle.

Este trabalho apresenta um método utilizando redes neurais artificiais para a determinação das amplitudes e fases dos componentes harmônicos presentes na corrente de carga monofásica. O número de harmônicos identificados é previamente selecionado. Os hamônicos identificados estão presentes na corrente de cargas não-lineares de um sistema de iluminação onde é considerada a variação no tempo das características da forma de onda desta corrente. Os harmônicos presentes no sistema degradam a qualidade de energia, sendo assim é apresentado um breve estudo sobre este tema e métodos para atenuar a distorção harmônica no sistema. Dentre estes métodos é dado ênfase na aplicação de filtros ativos de potência em paralelo com carga não-linear. O trabalho também apresenta um estudo sobre os mais comumente métodos utilizados na identificação harmônica. Dentre eles está o método baseado em redes neurais artificiais. Este método é validado com base nos dados levantados por meio de simulação e de forma experimental. / In this thesis artificial neural networks are employed in a novel approach to identifying harmonic components of the single-phase nonlinear load current, whose amplitudes and phase angles are subject to unpredictable changes in steady-state. An identified harmonics number is previously selected. These harmonics are present in the non-linear loads current of electrical illumination system. The harmonics in the power system degrade the power quality, then is exhibited a concise study dealing with power quality problems and methods to mitigate the harmonic distortion in the power system. Among these methods emphasis is given in the application of pure active power filters in parallel with the non-linear load. The thesis also shows a study about the more commonly methods used in the harmonic detection. Among them is the method based on artificial neural networks. Simulation and experimental results are presented to validate the proposed approach.