Controle de Motores de Corrente Contínua
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GPEC/DEE UFC
Função de Transferência da Máquina cc
• O motor cc comporta-se como um sistema em malha fechada devido a influência da velocidade na fcemi. • Há duas excitações: V(s) e TL(s). Para obter a
resposta a ambas as excitações duas FT devem ser obtidas da FT geral.
• Para uma regulação de velocidade deve-se obter a FT velocidade por tensão de alimentação.
1/L 1/τ 1/J K T(s) K Ia(s) ω (s) a a V -+ s+ s+1/τm - TL(s) +
)
s
(
V
)
s
(
ω
Controle de Motores de Corrente Contínua
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GPEC/DEE UFC
Função de Transferência da Máquina cc
Controle de Motores de Corrente Contínua 2-5 GPEC/DEE UFC
Resposta no tempo
Resposta no tempo. Corrente e velocidade na partida do motor – Pólos reaisResposta no tempo
Resposta no tempo. Corrente e velocidade na partida do motor – Pólos complexosControle de Motores de Corrente Contínua
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Princípio de Regulação de Velocidade e
Corrente
• Empregam-se controladores de velocidade e corrente em mcc alimentadas por conversores estáticos.
• São empregadas malhas fechadas de velocidade e corrente.
• As malhas fechadas permitem:
– Maior precisão no controle de velocidade – Melhor resposta dinâmica
– Menos sensibilidade a distúrbios oriundos da carga – Limita a corrente máxima no conversor alimentador – Limita o torque máximo durante a aceleração imposta
à carga.
FT ω/V Ignorando-se T
m• Para se implementar o controle de velocidade deve-se
implementar:
• Um sensor de velocidade
• Uma fonte de energia controlada (conversor) • Regulador de velocidade.
TL Energia
Controle de Motores de Corrente Contínua
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Diagrama de Blocos do Sistema
• R(s) - Podem ser empregados vários tipos de controladores.
• KC - Função de transferência do conversor, no caso definida como uma constante.
• KV - Função de transferência do tacômetro, no caso definida como uma constante.
K K ω -+ a m a m a 1 ) 1 s )( 1 s [( J L K τ τ τ τ + + + C Energia R(s) V Controlador Conversor Motor Tacômetro ref e(s) e ω c(s
Controlador Proporcional
• É um controlador fácil de ser implementado. • Não altera a ordem do sistema.
• Caracteriza-se por apresentar um erro de posição que será tanto menor quanto maior for o ganho do controlador. R
K
)
s
(
R
=
Controle de Motores de Corrente Contínua
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GPEC/DEE UFC
Controlador Proporcional-Integral
• O erro de posição se anula.
• Consegue-se grande precisão estática no controle. R R R
s
)
s
1
(
K
)
s
(
R
τ
τ
+
=
Controlador PID
A motivação inicial da introdução do termo derivativo dω/dt é
fazer com que o controlador aja na variação do erro, permitindo assim a obtenção de um sistema em malha fechada mais rápido que o PI.
Controle de Motores de Corrente Contínua
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GPEC/DEE UFC
Exemplo
• Projetar e simular o controlador de velocidade de um motor de corrente contínua com as seguintes
características: – P0=1100kW; – Ia=2500A; – VIN=450V; – ωm=345rpm; – ra=9,45mΩ; – La=55mH; – rf=4,35 Ω; – Lf=1H; – Vf=220V; – T=25000Nm; – B=20Ns/m; – J=7200kg.m2; – TL =BL ω; – BLmax=840Ns/m;
Controlador de Corrente
• O emprego de uma malha de controle de velocidade pode causar valores de corrente de armadura
excessivos quando o erro de velocidade é grande. • Faz-se necessário o emprego de uma malha de
controle de corrente.
• A FT do motor pode ser representada também por:
Ia(s) ω V(s) 1 m a a a m 1 ) 1 s )( 1 s [( L ) 1 s ( τ + τ + τ + τ + ) 1 s ( J K m τ +
Controle de Motores de Corrente Contínua
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GPEC/DEE UFC
• O diagrama mostrado refere-se ao método chamado controle em cascata.
Controladores de Velocidade e Corrente
K K -+ C Energia RI(s) I Controlador de corrente Conversor Sensor de corrente Iref(s) ec(s) V(s) Ia(s) ω 1 m a a a m 1 ) 1 s )( 1 s [( L ) 1 s ( τ + τ + τ + τ + ) 1 s ( J K m τ + -e(s) + R(s) KI Tacômetro ωRef Controlador de velocidade Limitador de erro Motor cc
