Projeto de observadores de fluxo para o controle por orientação direta do campo em máquinas de indução pentafásicas

Abstract

Novos estudos sobre os motores de indução multifásicos demonstram que é possível obter um melhor desempenho em relação aos motores trifásicos, como, por exemplo, em relação a potência, ao torque e tolerância a falhas. Com a larga utilização de inversores CC-CA no acionamento de máquinas de indução, a utilização de máquinas multifásicas em aplicações que necessitem elevado desempenho tornou-se viável economicamente. O controle por orientação direta do campo é uma das técnicas de controle que propiciam uma boa resposta em máquinas de indução com resposta dinâmica comparável a das máquinas CC. Nesta técnica de controle é necessário medir ou estimar o fluxo do rotor para desacoplar as malhas de fluxo e torque. Esta dissertação de mestrado apresenta o projeto de um observador robusto não-linear para estimar o fluxo do rotor em máquinas de indução pentafásicas empregando o modelo desacoplado do primeiro e terceiro harmônicos, recentemente desenvolvido para máquinas pentafásicas, admitindo variações no valor da resistência do rotor e distúrbios de carga. A sintonia dos parâmetros do observador é feita através de um problema de otimização convexa sujeito a restrições em termos de desigualdades matriciais lineares (LMIs). O observador proposto é avaliado mediante vários ensaios por simulação.

New applications of multiphase induction machines have shown that is possible to improve the overall performance with respect to standard three phase machines as, for instance, power consumption, torque generation and fault tolerance. Nowadays, the application of multiphase machine in high performance systems is economically viable due to the widespread use of DCAC power inverters for driving induction machines. The direct field oriented control is one of the most applied control techniques for induction machines, since the overall system has a dynamic response similar to DC machines. However, this control technique needs the rotor flux information to decouple the flux and torque feedback loops. This master’s thesis proposes a method for designing a robust nonlinear flux observer for five phase machines employing decoupled models for the first and the third harmonics, recently developed for five phase machines, admitting rotor resistance variation and torque load disturbances. The observer design is performed by means of a convex optimization problem in terms of linear matrix inequality (LMI) constraints. The proposed observer is evaluated by means of several simulation experiments.