Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This master thesis presents a sensorless speed control drive of Brushless DC motors
used in reciprocating compressors. These compressors cause periodic load torque
variations on the motor, consequently mechanical vibrations and acoustic noise are
presented as well. As a result, a discrete speed controller based on the internal model
principle is proposed. This controller aims to track the speed reference and to reduce the
periodic torque disturbances caused by the compressor. The proposed controller consists
of a rotor position and speed estimator, and a discrete speed controller with variable
sampling frequency that depend on the rotor speed. The discrete estimator is based on
the zero crossing point detection of the back-electromotive force. This method is optimized
by using a Least Squares algorithm. The speed controller consists of two control actions,
repetitive and proportional-derivative actions. In order to complement the drive system
operation, a new procedure to start a BLDCM with current control is proposed. This
technique ensures the maximization of the electromagnetic torque during startup and to
avoid demagnetization of the permanent magnet by the stator current. Finally, simulation
and experimental results are presented to demonstrate the performance of the techniques
adopted, as well as the main advantages, disadvantages and operational limitations of the
experimental implementation. In addition, the performance of the load torque rejection is
evaluated by comparing the harmonic spectrum of the torques produced by the proposed
speed controller and a PI controller. / Esta dissertação apresenta um sistema de acionamento e controle de velocidade sensorless para motores Brushless DC utilizados em compressores alternativos. Estes compressores provocam variações periódicas de carga sobre o motor causando vibrações
mecânicas e ruído acústico. Em vista disso, um controlador discreto de velocidade baseado no princípio do modelo interno é proposto. Este controlador visa o rastreamento assintótico de uma velocidade de referência e a redução dos distúrbios cíclicos de conjugado provocados pelo compressor. Para isso, o sistema proposto é constituído por um estimador discreto da posição e da velocidade do rotor, e um controlador discreto de velocidade com
frequência de amostragem variável em função da velocidade de rotação. O estimador discreto baseia-se na deteção do cruzamento da força contra-eletromotriz por zero, a qual é otimizada por meio de um algoritmo de Mínimos Quadrados. O controlador de velocidade é composto por duas ações de controle, uma ação repetitiva e uma proporcionalderivativa.
De forma a complementar a operação do sistema de acionamento, um novo procedimento de partida com controle de corrente é proposto para o BLDCM. Este procedimento possibilita a maximização do conjugado eletromagnético do motor durante
a partida e ainda evita a desmagnetização dos ímãs pela incidência de altas correntes estatóricas. Por fim, resultados de simulação e experimentais são apresentados para
demonstrar o desempenho das técnicas adotadas, assim como as principais vantagens, desvantagens e limitações operacionais da implementação experimental. Além disso, a performance da rejeição parcial do conjugado de carga é avaliada com a comparação do espectro harmônico dos conjugados produzidos pelo controlador de velocidade proposto e por um controlador proporcional-integral.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/8493 |
| Date | 21 July 2011 |
| Creators | Baratieri, Cassio Luciano |
| Contributors | Pinheiro, Humberto, Stefanello, Márcio, Marques, Luis Carlos de Souza |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 500, 300, 500, 300, 8aab6aac-f16b-4f23-8761-b8462475f027, b24203dd-4e0b-4937-9625-89d570d5d53e, bea588a7-9aa3-449c-a0b4-6b8d7d513826, a5714cf1-020f-4bef-ba99-f21198dd873d |
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