Controle vetorial de velocidade em motor de indução trifásico para aplicações em mobilidade elétrica
Data
2024-03-08
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Resumo
The replacement of combustion engines with electric motors is already a reality in Brazil.
Hybrid and electric vehicles are gaining more market share every day. This is due to their high
efficiency, low cost and, above all, the fact that they do not emit polluting gases into the
environment. The study of induction motors for vehicle traction has become a challenge for
researchers, who are looking for methods and strategies to maximize their market entry. Speed
control of electric motors can be carried out in various ways, such as changing the number of
poles, vector control, changing the frequency and supply voltage. Vector control is based on the
odq variable transform, which is a good representation of the three-phase induction machine in
the vector domain. Through this control, it is possible to decouple the machine's conjugate and
magnetic flux, allowing each of them to be explored in isolation. The aim of this work is
therefore to develop a closed-loop quadrature vector control system for the electric motor used
in the Evolt Racing extension project. This study begins by validating the machine model and
the open-loop controls, and then closing the control loop. Finally, the motor is driven via PWM
inverter and the braking profiles and methods are compared. The simulations were carried out
using PSIM and MATLAB software, and the controllers were tuned using the geometric root
locus method. It was possible to validate the machine model, tune the controllers to improve
the dynamic response and control the motor speed for the permanent regime.
Descrição
A substituição dos motores a combustão por motores elétricos, já é uma realidade no Brasil. Os
veículos híbridos e elétricos, estão ganhando, a cada dia, mais espaço no mercado. Isso é
resultado da sua alta eficiência, baixo custo e principalmente por não emitir gases poluentes ao
ambiente. O estudo de motores de indução para tração veicular, se torna um desafio para os
pesquisadores, buscando métodos e estratégias para maximizar sua entrada no mercado. O
controle de velocidade dos motores elétricos pode ser realizado de diversas maneiras, por
exemplo, a mudança do número de polos, controle vetorial, alteração da frequência e tensão de
alimentação. O controle vetorial é baseado na transformada de variáveis odq, que é uma boa
representação da máquina de indução trifásica no domínio vetorial. Através deste controle, é
possível desacoplar o conjugado e fluxo magnético da máquina, podendo explorar de maneira
isolada cada um deles. Logo, o objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de controle
vetorial em quadratura em malha fechada no motor elétrico utilizado no projeto de extensão
Evolt Racing. Este estudo é iniciado pela validação do modelo da máquina e dos controles em
malha aberta, e posteriormente fechando a malha de controle. Por fim, é realizado o
acionamento do motor via inversor PWM e comparado os perfis e métodos de frenagem. As
simulações foram realizadas pelos softwares PSIM e MATLAB, e a sintonia dos controladores
foi realiza pelo método lugar geométrico das raízes. Foi possível validar o modelo da máquina,
sintonizar os controladores para uma melhora na resposta dinâmica e controlar a velocidade do
motor para regime permanente.
Palavras-chave
tração veicular, motores de indução, controle vetorial, frenagem
Referência
SOUZA, Guilherme Henrique de Carvalho. Controle vetorial de velocidade em motor de indução trifásico para aplicações em mobilidade elétrica. 76f. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco, 2025.
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