G ENERELLE BETRAKTNINGER

Vários testes foram realizados através de simulações, seguidos de ajustes na programação e escolha dos parâmetros dos controladores, para que fosse então concluído que o controle é eficiente, está funcionando da forma desejada e finalmente serem implementados os testes experimentais.

No primeiro teste foi informado o valor da posição de referência igual a 10 rad elétricos e utilizado tempo de simulação de 1 segundo. Gráficos das variáveis de posição, velocidade, componentes d e q da corrente foram traçados para análise e estão presentes nas Fig. 4.4. Pode-se perceber que o tempo de resposta é muito rápido, chegando à regime permanente (critério de 2% do valor desejado) após aproximadamente 0,16s, conforme mostrado na Fig. 4.4 (a). A comparação da velocidade de referência e a simulada é apresentada na Fig. 4.4 (b), bem como as componentes d e q da corrente, na Fig. 4.4 (c) e Fig. 4.4 (d), respectivamente.

Figura 4.4 – Simulação para uma referência de 10 rad: (a) Posição, (b) Velocidade, (c) Componente d de corrente, (d) Componente q de corrente

Em seguida, a referência utilizada foi de 30 rad elétricos, com um tempo aproximado de estabelecimento igual a 0,31s, fornecendo os seguintes gráficos:

Figura 4.5 – Simulação para uma referência de 30 rad: (a) Posição, (b) Velocidade, (c) Componente d de corrente, (d) Componente q de corrente

Entradas de referência de seno e cosseno também foram testadas com um tempo de simulação de 15 segundos e a resposta do controle foi considerada satisfatória apesar da presença de um pequeno erro de fase que já era esperado, devido à utilização do controlador do tipo PI.

Primeiramente é apresentada a resposta do sistema à referência senoidal, tendo a comparação da posição atingida com a referência na Fig. 4.6 (a), onde nota-se a existência de um erro de fase que já era esperado pela natureza do controlador empregado. Em seguida tem-se a velocidade alcançada na simulação e sua referência na Fig. 4.5 (b) e as componentes de corrente nas Fig. 4.6 (c) e Fig. 4.6 (d).

Figura 4.6 – Simulação para uma referência seno: (a) Posição, (b) Velocidade, (c) Componente d de corrente, (d) Componente q de corrente

A seguir são apresentadas as curvas de resposta à uma referência do tipo cosseno, sendo observadas as variáveis de posição, velocidade e componentes de corrente na Fig. 4.7. Tal referência causa também um erro de fase na resposta de posição do controle pelo mesmo motivo da referência do tipo seno.

Figura 4.7 – Simulação para uma referência cosseno: (a) Posição, (b) Velocidade, (c) Componente d de corrente, (d) Componente q de corrente

4.4 _CONCLUSÕES

Por meio de simulações foi possível concluir que o controle de posição atendeu às expectativas, com um tempo de resposta rápido, sem erro em estado estacionário, pois atinge a posição de referência e sem sobressinal inclusive para variações sequenciais de posição, como seguir uma função seno ou cosseno. Apresenta erro de fase para estas referências devido ao controlador PI e não possui, entretanto, erro de magnitude para estas condições.

Uma vez que os testes simulados comprovaram a eficácia do controle, este foi aprovado para aplicação na bancada experimental de forma a coletar os dados experimentais, apresentados a seguir.

CAPÍTULO V

RESULTADOS EXPERIMENTAIS

5.1 _INTRODUÇÃO

Neste capítulo são apresentadas as descrições dos equipamentos utilizados para montagem da bancada de testes e, em seguida, os resultados experimentais obtidos com a implementação do algoritmo de controle de posição no DSP e com alimentação através de um inversor de frequência. Após o acionamento do motor, controle de posição e por fim, a aquisição dos dados das variáveis que se deseja visualizar. Os resultados experimentais foram plotados no Matlab™ e são apresentados no decorrer do capítulo.

5.2 _{DESCRIÇÃO DO HARDWARE}

Na Fig. 5.1 tem-se a foto do hardware utilizado para o acionamento do motor e na Fig. 5.2 está esquematizada a estrutura de todo hardware utilizado.

O protótipo construído para o estudo experimental contém dois inversores trifásicos, implementados através do módulo Three Phase Inverter SKS 25F B6U + B6CI 09 V12 do fabricante Semikron®. A alimentação do módulo foi realizada através de um variador de tensão trifásico conectado a rede elétrica, com uma tensão de 380 V de linha. A Fig. 5.3 mostra as diversas partes constituintes do inversor de frequência implementado.

Figura 5.1 – Hardware montado para o acionamento do motor

Figura 5.2 – Diagrama esquemático do hardware do sistema experimental

Para o acionamento dos interruptores IGBTs foram especificados os circuitos de comando (drivers) SKHI 23/12 (R), fabricados pela Semikron®. O funcionamento do driver é simples: pares de pulsos de controle são aplicados em pinos dos conectores de entrada e eles são repassados aos terminais dos gates e dos emissores dos IGBTs.

Geralmente os circuitos do drivers possuem proteção no caso de aplicação de dois pulsos ao mesmo tempo em nível alto nas entradas de comando de dois IGBTs na mesma fase da ponte. Os pulsos são bloqueados e é gerada uma sinalização de erro.

Outra proteção comumente existente é para quando a tensão de alimentação do sistema está reduzida, nesta condição, os IGBTs são bloqueados e é gerada uma sinalização.

Os drivers também possuem uma configuração para inserir tempos de retardo (tempo morto) entre o início de um pulso de ativação de um IGBT e o bloqueio do outro da mesma fase.

As características de destaque dos drivers SKHI 23/12 (R) são: o módulo comanda dois transistores de forma independente; prevê o intertravamento para a operação em um único braço; comanda IGBTs com tensões (VCE) até 1200V; gera o tempo morto

desejado dentre um número de opções, compatível com tensões de entrada de 5V e 15V; proteção de curto circuito através do monitoramento de VCE; possui isolação através de

transformadores e monitora tensões para que o valor permaneça acima de 13V.

Os drivers foram ajustados para operar com um tempo morto de 2,5μs, que representa 2,5% do tempo de comutação. A foto da Fig. 5.4 mostra o driver utilizado.

O motor de indução com rotor em gaiola escolhido para compor a bancada é da linha W21 Alto Rendimento Plus da WEG®, com 1,5 HP 220/380V, 4 pólos, 1715 RPM, corrente nominal de 4,42/2,56 A, conjugado nominal de 6,13 Nm e momento de inércia de 0,00328 kgm² sendo apresentado na Fig. 5.5.

Figura 5.5 – Bancada com motor de indução acoplado ao encoder

Para aquisição da posição do eixo do motor e para calcular a sua velocidade de rotação foi utilizado um encoder incremental de eixo rígido série 02 do fabricante Hohner®, referência 0210-0612-5000. Possui um eixo de 10x19mm, fixação radial, alimentação de 5V a 28V e saída proporcional a esta, seis canais sendo canal A, B, 0 e seus complementares e resolução de 5000 pulsos por giro. Na Fig. 5.6 é apresentada a foto do encoder utilizado.