Acionamentos Eletrônicos de Motores. Aula 10 - Controle Vetorial

Acionamentos Eletrônicos de Motores

Aula 10 - Controle Vetorial

FAENG – Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo e Geografia Campo Grande – MS

Performance Controle escalar

A causa da resposta dinâmica lenta no controle escalar se deve à variação do fluxo. O desvio do valor setado ocorre tanto em magnitude quanto em fase. Esta variação precisa ser controlada pela magnitude e frequência das correntes de estator e rotor.

As oscilações no fluxo resultam em oscilações no torque eletromagnético e consequentemente na velocidade.

Contextualização

 Em algumas aplicações, a performance dinâmica pode ser mandatória...

 Entende-se por regime dinâmico o intervalo de tempo em que alterações abruptas no sistema excitam certas variáveis, que sofrem alterações em seus valores (podendo estas ser de forma oscilatória ou não). Enquanto há alteração destas variáveis há regime dinâmico. A dinâmica do sistema se encarrega de buscar novos equilíbrios.

 O controle escalar é relativamente simples de implementar, mas o acoplamento inerente (i. e., o torque e o fluxo são funções da tensão/corrente e da frequência) origina resposta lenta

 Portanto, é aplicado em situações onde não requerem elevadas dinâmicas bem como respostas precisas

Introdução

 Os problemas mencionados com o controle escalar podem ser resolvidos com o chamado Controle Vetorial (Vector Control) ou Controle de Campo Orientado (Field-Oriented Control)

 O Controle Vetorial foi inventado no início dos anos 70

 A demonstração de que o motor de indução poderia ser controlado como um motor CC de excitação separada, trouxe o verdadeiro nascimento do controle de alta performance de acionamentos CA

 Devido a performance semelhante a de uma máquina CC de excitação separada, ele é também conhecido como controle desacoplado (decoupling control), controle ortogonal (orthogonal control), ou controle transvetorial (transvector control)

Introdução

 Ao contrário do controle escalar do tipo V/f (tensão/frequência), as técnicas vetoriais de controle para máquinas de indução apresentam alto desempenho tanto em regime permanente quanto durante os transitórios. Este rendimento é conseguido através do controle independente do torque e do fluxo.

 Contudo, o controle vetorial e o correspondente

processamento de sinais de realimentação, particularmente para controle vetorial sem sensores (sensorless vector control) modernos, requer o uso de computadores poderosos ou DSPs  A expectativa é que o controle vetorial vai “desbancar” o controle escalar e passará a ser aceito como padrão da industria de controle em acionamentos CA.

Introdução

Tradicionalmente, motores de corrente contínua sempre foram utilizados em aplicações onde era necessário variar a velocidade da máquina.

Num passado recente, as estratégias de controle eram poucas, pois eram muito caros os elementos necessários para controlar o comportamento do motor. Com a utilização de elementos eletrônicos digitais, utilização de métodos típicos de processamento digital de sinais, foi possível desenvolver estratégias de controle que permitam obter elevadas características de funcionamento do motor de indução trifásico. Uma dessas estratégias de controle adaptadas consiste no controle por orientação de campo.

– CONTROLE ESCALAR: Variação da tensão e frequência de forma proporcional. Considera apenas magnitudes (escalar).

– CONTROLE VETORIAL: Controle individual das componentes da excitação elétrica do motor (corrente de magnetização, corrente rotórica). Os controladores vetoriais controlam a amplitude e a fase da excitação CA resultando no controle da orientação espacial dos campos eletromagnéticos da máquina (de onde vem o termo “orientação de campo”)

Estratégias de controle

IM corrente de magnetização

IR  corrente rotor (corrente que

A figura abaixo ilustra a diferença na resposta dinâmica. Podemos perceber claramente que, quando a carga muda à solicitação de torque rapidamente, o inversor escalar demora um tempo maior para encontrar o ponto estável de trabalho.

Resposta dinâmica

Acionamento eletrônico do motor de indução

O acionamento eletrônico do motor de indução continua sendo a através da mesma estrutura de potência: o inversor.

O inversor vetorial, difere do escalar pela lógica de acionamento dos IGBTs de potência.

Nota: o controle vetorial pode ser em malha fechada (como mostrado na figura) ou em malha aberta.

O fluxo do campo é



_f

produzido pela corrente I

_f

é perpendicular

ao fluxo de armadura



_a

, o qual é produzido pela corrente de

armadura I

_a

.

Princípio do controle vetorial: Analogia com motor CC

if ψ f ia ψ a

Fluxo produzido no motor CC

_a

Analogia ao Controle do Motor CC

Idealmente, o controle vetorial do motor de indução opera como o controle do motor de corrente contínua. A figura ao lado ilustra esta analogia.

Na máquina de corrente contínua, desprezando-se o efeito de reação de armadura e a saturação do campo, o torque desenvolvido é dado por:

f a t

e

K

I

I

T



'

Onde: I_a  corrente de armadura I_f  corrente de campo

Analogia ao Controle do Motor CC

 A construção da máquina CC é tal que o fluxo do campo é _f produzido pela corrente I_f é perpendicular ao fluxo de armadura _a , o qual é produzido pela corrente de armadura I_a.

 Estes vetores espaciais, os quais são estacionários no espaço, são ortogonais ou desacoplados in natura. Isto significa que quando o torque é controlado através do controle da corrente Ia, o fluxo f não

é afetado e podemos obter rápida resposta transitória.

 Devido ao desacoplamento, quando a corrente I_f é controlada, ela afeta apenas o fluxo de campo _f, e não o fluxo de armadura _a.

 Devido ao seu inerente problema de acoplamento, o motor de indução em geral não pode ter tal rapidez de resposta.

Analogia ao Controle do Motor CC

No motor CC, controlando-se a corrente de excitação, opera-se com fluxo constante. E de forma independente, através do controle da amplitude da corrente de armadura, pode-se controlar o torque e a velocidade.

Para o motor de indução, pode-se realizar um desacoplamento das variáveis de tal forma que o torque passa a ser determinado pela amplitude e pela fase da corrente, por isso a denominação de controle vetorial.

Com controle vetorial, a seguinte analogia é valida a qs f ds i i i i armadura de corrente campo de corrente   qs ds t e qs r t e i i K T i K T ' ou ˆ  



Controle vetorial

Consiste em controlar as correntes do estator da máquina,

representadas por um vetor.

Se baseia em projeções que transformam um sistema trifásico em

um sistema de duas coordenadas (d e q), implicando numa

transformação do modelo da máquina de indução em um modelo

similar ao de uma máquina de corrente contínua, de onde decorre

o desacoplamento entre controlador de torque e o de fluxo.

Equações de tensão do Estator:

as as as s

d

v

i r

dt







bs bs bs s

d

v

i r

dt







cs cs cs s

d

v

i r

dt







Equações de Tensão

Equações de Tensão do Rotor:

dt

d

r

i

_{ar r}





ar



0

dt

d

r

i

_{br r}





br



0

dt

d

r

i

_{cr r}





cr



0

Equações de Tensão

as as as s

d

v

i r

dt









as





asas





bsas





csas





aras





bras





cras

cs csas csas bs bsas bsas as as asas

i

M

i

M

i

L

.

.

.













cr cras cras br bras bras ar aras aras

i

M

i

M

i

M

.

.

.













Indutância própria:

Indutância mútua fases do estator: iguais devido à simetria e constantes

Indutância mútua estator e rotor: varia com a posição relativa entre eles.

las mas as

L

L

L





csas bsas asbs

M

M

M





*

Equações do Fluxo Concatenado

Para construir uma equação para a tensão, poderiamos diferenciar cada expressão de , como:

Mas, como L_sr depende da posição, a qual geralmente é função do tempo, os termos trigonométricos levam a uma complicação extratosférica!

as as d d v dt dt



 

Em resumo...

O funcionamento da máquina trifásica de indução é descrito por suas equações de tensões. Algumas das indutâncias que intervêm nas equações de tensão (mútuas entre os enrolamentos) variam em função da movimentação do rotor (posição). Com isso, as equações diferenciais que descrevem o comportamento destas máquinas possuem coeficientes variantes no tempo (caso o rotor não esteja parado) e suas soluções se tornam complicadas.

Este problema pode ser resolvido através de uma mudança nas coordenadas, nesta mudança o modelo que será apresentado é invariante no tempo.

Transformações

• (a,b,c) → (α, β) (the Clarke transformation), which outputs a two

coordinate time variant system

• (α, β) → (d,q) (the Park transformation), which outputs a two coordinate time invariant system

Transformada de Clark

O sistema trifásico estacionário é transferido para um sistema de apenas dois eixos ortogonais (α, β) também estacionários.

Transformada de Park

Esta é a transformação mais importante no controle vetorial. Ela modifica o sistema bifásico α, β

estacionário em um sistema d,q girando na velocidade síncrona

Matriz de transformação de Clarke

Transformada de Clarke

Transformada Inversa de Clarke

Diagrama Fasorial:

















_











































































S s S ds S qs cs bs as

v

v

v

sen

θ

sen

θ

senθ

θ

v

v

v

0

1

120

120

cos

1

120

120

cos

1

cos

   













 

















































































bs as S S ds S qs

v

v

v

sen

sen

sen

θ

θ

θ

v

v

v

1

1

1

120

120

120

cos

120

cos

cos

3

2

_{ }  







Os eixos α e β foram denominados de dS _{e q}S onde o índice “s” vem de

Transformada de Clarke

Transformada Inversa de Clarke















































































S s S ds S qs cs bs as

v

v

v

v

v

v

0

1

2

3

2

1

1

2

3

2

1

1

0

1















































































cs bs as S s S ds S qs

v

v

v

v

v

v

2

1

2

1

2

1

2

3

2

3

0

2

1

2

1

1

3

2

0

É conveniente setar o ângulo θ do diagrama fasorial anterior em ZERO, ou seja:

S qs

as

v

v



Note que a matriz se torna de coeficientes constantes, _{pois estamos saindo de um referencial fixo para outro}

referencial também fixo

O sistema fixo é convertido para um sistema de 2 vetores ortogonais (de _{e q}e_{) girantes.}

Diagrama Fasorial:



















































e ds e qs e e e e S ds S qs

v

v

sen

v

v

cos

sen

cos



























































S ds S qs e e e e e ds e qs

v

v

sen

sen

v

v

cos

cos









Transformações

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 -1 -0.5 0 0.5 1 tempo Va Vb Vc Tensões Va, Vb e Vc 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 -2 -1 0 1 2 tempo V a lf a V be ta

Tensões Valfa e Vbeta

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 tempo Vd Vq Tensões Vd e Vq Va+ Vb+ Vc+ Valfa+ Vbeta+ Vd+ Vq+ 

Analogia ao Controle do Motor CC

 A performance parecida como a de um motor CC pode ser estendido a um motor de indução se o controle da máquina for considerado na referência girante síncrona (de-qe), onde, em regime permanente, as variáveis senoidais aparecem como quantidades CC.

 Essa performance semelhante à máquina CC somente é possível se

i_ds for orientada (ou alinhada) na direção do fluxo _r e i_qs é colocada perpendicular a ele, como mostrado nos digrama de vetores espaciais.  Isto significa que quando i_qs* _{é controlado, ela afeta apenas a corrente}

real i_qs, mas não afeta o fluxo _r.

 Similarmente, quando i_ds* _{é controlado, ele controla apenas o fluxo, e}

não afeta a componente i_qs.

 Esta orientação da corrente pelo vetor ou campo é essencial sob todas as condições de operação em um sistema de acionamento com controle vetorial

Circuito Equivalente

 A figura abaixo mostra a forma complexa dos circuitos equivalentes de_-qe _{em regime permanente, onde V}

s e Is são valores de pico.

 Para simplificar a análise, a indutância de dispersão do rotor foi desprezada, e isso faz com que o fluxo do rotor seja igual ao fluxo do entreferro

.

A corrente do estator é dada por:

2 2 qs ds s



i



i

I

Onde: i_ds  componente de magnetização da corrente do estator fluindo na indutância Lm

i_qs  componente de torque da corrente do estator fluindo no circuito do rotor

O fluxo magnético é proporcional a corrente de magnetização do estator e assim, o torque é proporcional a duas correntes: a de magnetização (IM) e a rotórica (IR). O inversor vetorial, através do controle dessas correntes estabelece o acionamento dos IGBTs de potência.

Circuito Equivalente e Diagrama Fasorial

A figura abaixo mostra os diagramas fasoriais na referência de_-qe _com

os valores de pico das senoides, e a tensão de entreferro alinhada com o eixo qe_.

Circuito Equivalente e Diagrama Fasorial

 A componente de torque da corrente i_qs contribui para o cruzamento de potência ativa pelo entreferro

 A componente de fluxo i_ds contribui somente para a potência reativa.  A figura mostra como variáções em uma das componentes da

corrente de armadura pode ocorrer sem contudo variar a outra

 Embora a análise seja para regime permanente, ela também é válida para regime transitório

 Dada que a orientação é possível, a pergunta que resta é: “Como controlar as correntes independentemente?”

Princípios do Controle Vetorial

Os fundamentos da implementação do controle vetorial podem ser explicados com a ajuda da figura abaixo

Princípios do Controle Vetorial

 O modelo da máquina é representado na referência girante síncrona

 O inversor é omitido, e assume-se que ela tenha ganho unitário, i.e., ele consegue gerar as correntes i_a, i_b, e i_c, correspondentes as suas respectivas referências i_a*_{, i}

b* e ic* determinadas pelo

controlador.

 Do lado direito é mostrado o modelo da máquina

 O controlador tem dois estágios da transformação inversa  Assim, as correntes de controle i_ds* _{e i}

qs* correspondem as

 O vetor unitário (cos_e e sin _e) garante o correto alinhamento de i_ds com o fluxo _r, e i_qs perpendicular a ele

 Note que não nenhuma dinâmica na transformação, e na sua transformação inversa, bem como não há nenhuma dinâmica no inversor. Portanto a resposta de i_ds e i_qs é instantânea

 Conforme dito anteriormente, o controle vetorial encontra-se fundamentado no conhecimento da posição espacial do vetor fluxo para o qual se deseja orientação, ou seja, fluxo de entreferro, de estator ou de rotor, podendo ser classificada ainda em direta e indireta.

Diagrama Controle Vetorial

Posição vetor fluxo

Space Vector Modulation (modulação vetorial)

Nota: Modulação vetorial e controle vetorial são coisas distintas.

Utiliza diretamente os valores em α,β

Controle Vetorial Direto

 Há essencialmente dois métodos de controle vetorial:

 Controle Vetorial Direto ou Realimentado  Inventado por Blaschke, 1972

 Controle Vetorial Indireto, ou de Alimentação Direta  Inventado por Hasse, 1969

 Os controles vetorias direto e indireto basicamente diferenciam-se na maneira de gerar o vetor unitário (cos_e e sin _e)

 O controle vetorial também pode se classificar segundo a orientação de i_ds, assim existe ainda as classificações

 Controle vetorial com orientação de i_ds pelo fluxo do rotor _r

 Controle vetorial com orientação de i_ds pelo fluxo do entreferro _m  Controle vetorial com orientação de i_ds pelo fluxo do estator _s

Controle Vetorial

A

principal exigência dos controladores vetoriais é o

conhecimento do valor da magnitude e da posição do vetor fluxo

.

Este fator gera a necessidade do uso de sensores de fluxo

colocados no interior da máquina, o que pode ser inviável em

determinados sistemas pela dificuldade de acesso e/ou pelo alto

custo destes sensores.

Uma forma de contornar essas limitações é utilizar estimadores

de fluxo baseados no modelo vetorial da máquina.

Metodologias para o controle Vetorial

Controle Vetorial DIRETO: Utiliza sensores ou modelos de

estimação para obter a realimentação da magnitude e orientação

do fluxo.

Controle vetorial INDIRETO: Utiliza o escorregamento (estimado

utilizando parâmetros do motor) para definir a posição do fluxo em

relação ao rotor. O fluxo propriamente dito não é calculado.

No controle vetorial existe a necessidade de conhecer a posição do fluxo do rotor a todo instante: isso significa que no MIT isso é dinâmico, ao contrário da MCC (fonte separada)

Metodologias para o controle Vetorial

Os sistemas que utilizam o método direto apresentam uma maior

robustez à variação de parâmetros quando comparados aos

sistemas que adotam o método indireto. Contudo, o método

direto requer o conhecimento da posição instantânea do vetor

elance de fluxo de rotor*, (ou estator ou de entreferro). Essa

posição pode ser medida ou estimada. A medição direta do fluxo

não constitui uma saída viável pois a inserção de sensores

adicionais (sensores de efeito Hall, por exemplo) degradam a

robustez e a confiabilidade do sistema. Assim sendo, a estimação

do fluxo mostra-se como a solução mais atraente.

* A orientação pelo fluxo do rotor é o único esquema que proporciona o desacoplamento completo entre Torque e Fluxo no motor de indução.

No esquema mostrado no slide anterior, tem-se o controle vetorial direto:

 Os parâmetros principais do controle vetorial i_ds* e i_qs*, que são valores CC no

eixo girante síncrono, são convertidos para o eixo bifásico estacionário (bloco VR), com a ajuda do vetor cos(θ_e) e sen(θ_e) obtido a partir dos sinais ψ_drS e ψ

qrS (vetor fluxo);

 Os valores no eixo estacionário são então transformados em correntes de fase de comando para o inversor;

 Os sinais de fluxo ψ_drS _e ψ

qrS são obtidos a partir da medição das correntes e tensões do estator nos terminais do motor utilizando o modelo de tensão estimador (discutido a seguir)

 Uma malha de controle de fluxo foi adicionada para o controle preciso do fluxo;  A componente de torque da corrente i_qs* é gerada a partir do controle de

Seleção do nível de fluxo (i_ds*)

O fluxo de referência é setado para um valor de referência e um controlador pode ser utilizado para mantê-lo num valor constante. Uma das vantagens da máquina de indução é a possibilidade de ajustar o fluxo para alcançar a operação desejada. Por exemplo, trabalhar na região de enfraquecimento de campo.

No controle vetorial de uma máquina de imã permanente, nenhum fluxo no rotor precisa ser gerado, portanto, a componente I_d da corrente deve ser setada em zero.

Alinhamento eixos – Determinação do fluxo

A partir do alinhamento do fluxo do rotor ψ_r com o eixo de _{(síncrono), pode-se escrever:}

Componentes do fluxo do rotor no eixo estacionário

Reescrevendo:

O correto alinhamento da corrente i_ds na direção do fluxo ψ_r e a corrente i_qs perpendicular a ele é crucial no controle vetorial.

A performance do controle vetorial depende fortemente da estimação correta do fluxo (ângulo θ). Existem na literatura vários modelos de estimação, entre eles, o modelo de tensão (voltage model). Outro modelo semelhante é o de corrente (current model).

Nestes e em outros estimadores, parâmetros da máquina como resistência do enrolamento do estator, indutâncias (dispersão e mútua) e resistência rotórica são utilizados nos cálculos.

Estimação de fluxo – Fundamentação Modelo de Tensão

Do slide n° 43, podemos concluir que se conhecermos ψ_r podemos encontrar quem são cos(θ_e) e sen(θ_e) e então utilizar as transformadas.

Da matriz de transformada, podemos escrever as tensões do estator no eixo dq estacionário a partir das tensões no eixo abc (medidas nos terminais da máquina):

Aplicando a Lei de Kirchhoff das tensões ao circuito do modelo dq do motor, temos:

Para encontrar o fluxo no rotor, primeiro escrevemos o fluxo de magnetização para o rotor:

Fluxo no estator _{Fluxo de dispersão}

Desta forma, o fluxo no rotor é dado por:

Eliminando as variáveis i_dr e i_qr da equação ao

lado através da manipulação algébrica, temos:

i_ds e i_qs (estator)  podem ser

medidas e transformadas (3ϕ to 2ϕ) i_dr e i_qr (rotor)  não podem ser medidas Aplica-se às equações do slide n°43 para encontrar cos(θ_e) e sen(θ_e)

Estimação de fluxo

A partir dos fluxos estimados no diagrama ao lado, pode-se calcular: Diagrama de blocos  estimador de fluxo Voltage model

Em operações a baixa velocidades, as componentes do fluxo podem ser sintetizadas mais facilmente com a ajuda da velocidade e os sinais de corrente.

O equacionamento para o circuito equivalente do rotor, no referencial ds_-qs

é dado por:

Estimação de fluxo – Fundamentação Modelo de Corrente

e

Adicionando os termos

e

respectivamente, em ambos os lados das equações

Substituindo as equações

nas equações anteriores, respectivamente, e simplificando, obtemos:

Estimação de fluxo – Fundamentação Modelo de Corrente

Mesmas do slide n° 46 Onde: r r r R L T  Constante de tempo do circuito do rotor

As equações acima fornecem o fluxo no rotor como função das correntes do estator e velocidade. Portanto, conhecendo-se esses sinais, os as componentes do fluxo e ψdr e ψqr e consequentemente cos(θ_e) e sen(θ_e) podem ser estimados

Estimação de fluxo

Diagrama de blocos

 estimador de fluxo

Comparativo - Estimadores

Modelo de tensão

– Dificuldade em baixas velocidades  Rs predomina na equação de tensão do estator;

– Boa estimação em médias e altas velocidades;

– Lr /Lm são moderadamente afetadas pela saturação

Current Model

– Permite estimação em baixas velocidades; – Dificuldade em velocidades elevadas;

– Dependente da constante de tempo do Rotor

• Melhor solução  combinação dos ambos os modelos em uma malha fechada  Observador de fluxo

Controle Vetorial Indireto

• O controle vetorial Indireto é essencialmente o mesmo método anterior, exceto a determinação do vetores cos θ_e e sen θ_e.

• Princípio fundamental:



_{r sl}



_{r sl}

e

e



dt





dt





















Eixo d_s e q_s  fixos no estator

Eixos d_r e q_r  fixos no rotor (girante) Eixo de _{e q}e _{ eixo síncrono girante}

Eixo síncrono gira à frente do eixo do rotor pelo fator escorregamento.

Controle Vetorial Indireto

No controle desacoplado a componente da corrente que gera o fluxo do estator i_ds deve estar alinhada com o eixo de _{(alinhado com o fluxo no rotor)} As equações para as tensões no rotor no modelo dq são:

Controle Vetorial Indireto

modelo dq:

Controle Vetorial Indireto

Das equações anteriores, temos:

Assim, podemos substituir os valores de i_dr e i_qr nas equações de tensão do slide anterior, obtendo:

O termo também foi substituído

Controle Vetorial Indireto

Mas, no controle desacoplado, é desejável que:

Logo:

Substituindo tais condições nas equações anteriores:

Manipulando: Manipulando:

0



qr



0



dt

d



_qr Onde:

Controle Vetorial Indireto

Como o fluxo no rotor é geralmente mantido constante (desprezamos o termo com a derivada), pode-se escrever:

(fluxo diretamente proporcional à corrente de eixo d)

 que irá definir o valor para a componente do fluxo da corrente do estator, i_ds*

(Uma variação do parâmetro Lm (indutância de magnetização) vai provocar desvios no fluxo desejado)

 O comando de velocidade irá definir o valor para a componente de torque da corrente i_qs*

 O sinal de escorregamento ω_sl* é gerado a partir de i_qs* conforme equação do slide anterior

 O sinal ω_sl* é adicionado ao sinal ω_r (obtido por sensor) para gerar o sinal ω_e de onde os sinais cos(θ_e) e sen(θ_e) são obtidos

Malha de controle

Os esquemas de controle vetorial dependem de um sensor de

velocidade para operarem em malha fechada, o que constitui um

fator essencial para se obter um controle dinâmica satisfatório.

Contudo, a presença de um sensor de velocidade no eixo do motor

degrada a robustez do acionamento como um todo e, em

aplicações de baixa potência, constitui uma considerável parcela

do custo total do sistema. Uma solução para este problema é a

adoção de uma técnica que independe da medição da velocidade.

Este tipo de acionamento é chamado na literatura de acionamento

sem sensores (sensorless). (sensores para a medição de outras

grandezas, como tensões e correntes são empregados)

Dependência dos parâmetros da máquina

Os diferentes métodos de estimação de fluxo (e velocidade) utilizados no controle vetorial sem sensores (sensorless) são sensíveis aos parâmetros do motor, eles requerem um conhecimento prévio das características elétricas (em alguns casos, mecânicas) do motor. Portanto, o controle vetorial sem sensores é mais sensível aos parâmetros do motor do que o controle vetorial que utiliza sensores de velocidade e fluxo.

Assim, é esperado que a resposta dinâmica seja pior para o controle sem sensores, uma vez que os parâmetros da máquina se alteram, como por exemplo a resistência variando com a temperatura.

O controle vetorial possibilita atingir um elevado grau de precisão e rapidez no controle do torque e da velocidade do motor. O controle decompõe a corrente do motor em dois

vetores: um que produz o fluxo magnetizante e outro que produz torque, regulando separadamente o torque e o fluxo. O objetivo do controle vetorial é orientar a componente da corrente do estator que produz fluxo na direção de um vetor fluxo adequado (rotor, entreferro ou estator), sob todas as condições operacionais.

O controle vetorial pode ser realizado direta ou indiretamente ou ainda em malha aberta (“sensorless”) ou em malha fechada (com realimentação). Com sensor de velocidade – requer a instalação de um sensor de velocidade (por exemplo, um encoder incremental) no motor. Este tipo de controle permite a maior precisão possível no controle da velocidade e do torque. Sensorless – mais simples que o controle com sensor, porém, apresenta limitações de torque principalmente em baixíssimas rotações. Em velocidades maiores é praticamente tão bom quanto o controle vetorial com realimentação. As principais diferenças entre os dois tipos de controle são que o controle escalar só considera as amplitudes das grandezas elétricas instantâneas (fluxos, correntes e tensões), referindo-as ao estator, e seu equacionamento baseia-se no circuito equivalente do motor, ou seja, são equações de regime permanente. Já o controle vetorial admite a representação das grandezas elétricas instantâneas por vetores, baseando-se nas equações espaciais dinâmicas da máquina, com as grandezas referidas ao fluxo enlaçado pelo rotor, ou seja, o motor de indução é visto pelo controle vetorial como um motor de corrente contínua, havendo regulação independente para torque e fluxo.

Conclusões

Acionamentos básicos:

– Controle escalar realizado por inversores com

frequência variável

– Acionamento mais popular: V/Hz

– Mérito: simplicidade

– Problema: baixo desempenho dinâmico

Controle vetorial:

– Melhor desempenho dinâmico

– Possibilidade de implementação sem sensores

– Problema: mais complexo