O modelo computacional do acionamento foi simulado em ambiente Simulink mediante a rea- lização de diversos estudos. Em particular, foi estudado o funcionamento do modelo para as velocidades de 600 rpm, 900 rpm, 1200 rpm e 1500 rpm. Paralelamente, para cada uma das velocidades indicada foi também analisado o comportamento da máquina para diferentes níveis de carga, nomeadamente 0.1 Nm, 3.5 Nm, 7 Nm, 10.5 Nm e 14 Nm. Analogamente, para os mesmos valores de velocidade e de binário, foram realizados testes experimentais segundo o esquema ilustrado na Figura 3.6.
Figura 3.6: Representação esquemática da instalação experimental.
3.2.1
Análise da Potência de Entrada do SynRM
As Figuras 3.7, 3.8, 3.9 e 3.10 ilustram a potência de entrada do motor em função da corrente rms de alimentação do motor para 1500 rpm, 1200 rpm, 900 rpm e 600 rpm, respetivamente.
Figura 3.7: Potência de entrada em função da corrente de alimentação do motor para 1500 rpm.
No geral, observa-se que os resultados de simulação predizem com relativa precisão o com- portamento físico do motor para os diferentes valores de velocidades e níveis de carga aplicada.
Figura 3.8: Potência de entrada em função da corrente de alimentação do motor para 1200 rpm.
Figura 3.9: Potência de entrada em função da corrente de alimentação do motor para 900 rpm.
Figura 3.10: Potência de entrada em função da corrente de alimentação do motor para 600 rpm.
No entanto, é notória a superioridade do modelo para as condições de funcionamento a veloci- dade mais elevadas, 1200 rpm e 1500 rpm. Adicionalmente, independentemente da velocidade, também se verifica um melhor comportamento do modelo com o aumento dos valores de binário de carga aplicados.
Ainda assim, excetuando o caso em que o binário aplicado é de 0.1 Nm, que corresponde à menor corrente de alimentação do motor considerada, todos os valores da simulação apresentam erros relativos inferiores a 4.1%.
do motor, o erro entre valores simulados e experimentais situa-se entre 0.1% e 0.8% (não con- tabilizando a situação de simulação de 0.1 Nm), o que demonstra a elevado precisão do modelo apresentado.
3.2.2
Análise do Rendimento do SynRM
A par da análise das potências de entrada do motor, o rendimento é outro parâmetro importante na validação do modelo. Assim, para as condições de funcionamento de 1500 rpm, 1200 rpm, 900 rpm e 600 rpm, as Figuras 3.11, 3.12, 3.13, 3.14 ilustram, respetivamente, o rendimento do SynRM em função da corrente rms de alimentação.
Figura 3.11: Rendimento do SynRM em função da corrente de alimentação para 1500 rpm.
Figura 3.12: Rendimento do SynRM em função da corrente de alimentação para 1200 rpm.
Em paridade com o que foi dito antecedentemente quando à potência de entrada do motor, para o rendimento também se observa uma boa correspondência entre os resultados de simula- ção e do funcionamento físico do motor. Mais uma vez, é percetível a superioridade do modelo de simulação para a operação a velocidades mais elevadas, tal como com o aumento dos valores de binário de carga aplicados.
Para os valores de rendimento, excetuando o caso em que o binário aplicado é de 0.1 Nm, todos os valores da simulação apresentam erros relativos inferiores a 4.0%. No que diz res- peito ao funcionamento da máquina à velocidade nominal, no entanto, os valores de erro são comparativamente inferiores, situando-se em módulo entre 0.1% e 0.5%.
Figura 3.13: Rendimento do SynRM em função da corrente de alimentação para 900 rpm.
Capítulo 4
Análise Computacional da Estratégia MTPA no
Acionamento
A estratégia de controlo MTPA visa a maximização do rendimento dos acionamento através da menor corrente de alimentação possível dos motores. No entanto, a consideração de deter- minados aspetos decorrentes de processos físicos e funcionais dos motores, como é o caso da saturação magnética e das perdas no ferro, afetam o objetivo final a que a estratégia pretende corresponder.
Assim, a estratégia de controlo MTPA foi analisada usando o modelo computacional do acio- namento previamente validado no Capítulo 3, segundo dois pontos de vista diferentes. Por um lado foi analisado o controlo do ponto de vista de um funcionamento ideal, onde a saturação magnética e as perdas no ferro foram desprezadas. Por outro lado, é feito um estudo onde estes efeitos foram tidos em conta na estratégia de controlo.
Para a análise e comparação das estratégias, diversas simulações foram realizadas. Além do estudo do funcionamento do modelo para as velocidades de 600 rpm, 900 rpm, 1200 rpm e 1500 rpm, foi também estudado o comportamento da máquina sob um largo conjunto de valores de binário de carga.
4.1
Definição da corrente
i
∗dna estratégia MTPA
Como referido, um dos critérios utilizados na análise da estratégia MTPA no controlo do aci- onamento foi o de desprezar o efeito da saturação magnética e as perdas do ferro. Nestas condições, o máximo binário por ampere implica a imposição de id = iq , definida no sub-bloco “i∗d= f (i∗q)” da Figura 3.3.
Em oposição, o estudo do controlo MTPA incluindo a saturação e as perdas no ferro envolveu uma ação similar à realizada na validação do modelo descrita na Subsecção 3.1.3. Desta forma, a determinação da componente idbaseou-se na simulação de diferentes valores desta variável nas diversas condições de operação, a fim de encontrar o menor valor de corrente estatórica que maximiza o rendimento do SynRM. A Figura 4.1 apresenta a relação identificada entre a corrente i∗d e a corrente i∗q que minimiza a corrente is de acordo com estratégia de controlo MTPA.
Da relação entre as correntes resultou então a equação 4.1, que foi definida no sub-bloco “i∗d(i∗q)” representado na Figura 3.3 para a realização de simulações.
i∗d=−0.0589i∗2q+ 1.0515i∗q− 0.2374 (4.1)
Analogamente ao que tinha sido evidenciado quanto à equação utilizada na validação do modelo, também aqui se constatou que os valores de corrente segundo o eixo d e q eram pra- ticamente independentes da velocidade.
Figura 4.1: Evolução da corrente i∗dcom a corrente i∗q em termos da estratégia MTPA proposta.