controle vetorial
TRANSCRIPT
Vetor resultado
Força F
primeiro vetor
Campo B
segundo vetor
Comprimento l
Mão Direita
GERADOR
Espira Rotativa Entre dois Pólos Curvos
e v B l
f J B
F i l B
Obtendo uma Tensão CC da Espira Rotativa
e v B l
dce v B l
0ad
e
0cb
e
bae v B l
Torque Induzido em uma Espira Rotativa
0,5 m
0,3
120 V
1,0 m
0,25 T
B
r
R
V
l
B
F i l B
dcF i l B
0ad
F
0cb
F
baF i l B
1. O Aumento de VA causa um aumento de IA
2. Aumentando IA aumenta o ind
3. Aumentando ind ( ind> load) aumenta
4. O aumento de aumenta EA
5. Aumentando EA cai IA
6. Caindo IA cai ind até ind= load em um maior
Ajustando a Tensão de Armadura
A AA
A
V EI
R
ind AK I
AE K
A AA
A
V EI
R
Variáveis de entrada e de saídaMalha aberta
Motor CC
Tensão de Armadura
Torque da Carga
Velocidade do Eixo do
Motor
Corrente de Campo
Variáveis de entrada e de saídaMalha fechada
Motor CCTorque da
Carga
Velocidade do Eixo do
Motor
Corrente de Campo
(constante)
Referência de
velocidade
Tensão de Armadura
Controlador
Pensar no diagrama de blocos do Sadowski
Variação da Carga e Controle da Velocidade
1. Máquina CC – malha aberta
2. Máquina CC – malha controle PI
Transformação de Sistemas
Trifásicos em Bifásicos abc- 0
Sistemas Trifásicos
Pré-requisito: Fasores
O campo magnético girante [1]
Dois campos magnéticos tendem a se alinhar
Correntes defasadas de 120º
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
'
'
'
sen 0 A
sen 120 A
sen 240 A
aa M
bb M
cc M
i t I t
i t I t
i t I t
= × × - °
= × × - °
= × × - °
Transformada de Clarke
-1.50
-1.00
-0.50
0.00
0.50
1.00
1.50
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
va vb vc a b g
A
B’
B
A’
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
A
B’
B
A’
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
B
B’
A A’
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
B
B’
A A’
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
B
B’
A A’
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
B
B’
A A’
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
B
B’
A A’
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
B
B’
A A’
-1.50
-1.25
-1.00
-0.75
-0.50
-0.25
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
000.00E+00 5.00E-03 10.00E-03 15.00E-03 20.00E-03 25.00E-03 30.00E-03 35.00E-03
a
b
0
A
B’
B
A’
Transformada de Clarke e campo girante
1. Campo girante
a) Trifásico
b) Bifásico
1. Transformada
a) Potência invariante
b) Tensões invariantes
0
0
cos cos cos
1cos 2
sin sin sin 1cos 2
1cos 21 1 1
2 2
3 360 30
2 2 260 30 120
3 3 360 30 120
2
,86
2
0
2abc
s
qd
qd
t
t
t
v
K
v
v
6
0,500
0,000
Aplicação Mecânica da Transformada
PR PRt
Plano de Referência
0qd s abcv K v
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema abc
Tensão a
bc (
pu)
va
vb
vc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-0.5
0
0.5
1
X: 23.6
Y: 0.866
Tensões no Sistema qd0
Tempo (ms)
Tensão q
d0 (
pu)
X: 42.7
Y: 0.5
X: 64.4
Y: -1.665e-016
vq
vd
v0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
121
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema abc
Tensão a
bc (
pu)
va
vb
vc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema qd0
Tempo (ms)
Tensão q
d0 (
pu)
vq
vd
v0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema abc
Tensão a
bc (
pu)
va
vb
vc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-0.5
0
0.5
1
X: 23.6
Y: 0.866
Tensões no Sistema qd0
Tempo (ms)
Tensão q
d0 (
pu)
X: 42.7
Y: 0.5
X: 64.4
Y: -1.665e-016
vq
vd
v0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema abc
Tensão a
bc (
pu)
va
vb
vc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema qd0
Tempo (ms)
Tensão q
d0 (
pu)
vq
vd
v0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema abc
Tensão a
bc (
pu)
va
vb
vc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-0.5
0
0.5
1
X: 23.6
Y: 0.866
Tensões no Sistema qd0
Tempo (ms)
Tensão q
d0 (
pu)
X: 42.7
Y: 0.5
X: 64.4
Y: -1.665e-016
vq
vd
v0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema abc
Tensão a
bc (
pu)
va
vb
vc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema qd0
Tempo (ms)
Tensão q
d0 (
pu)
vq
vd
v0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema abc
Tensão a
bc (
pu)
va
vb
vc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema qd0
Tempo (ms)
Tensão q
d0 (
pu)
vq
vd
v0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema abc
Tensão a
bc (
pu)
va
vb
vc
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-1
-0.5
0
0.5
1Tensões no Sistema qd0
Tempo (ms)
Tensão q
d0 (
pu)
vq
vd
v0
Elementos Resistivos
abcs abcs sv r i
1
0 0qd s s s s qd sv K ir K
1
0 0
0 0
0 0
s
s s s s s
s
r
r
r
K r K r
1
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
qs s qs
qd s s s s qd s ds s ds
s s s
v r i
v r i
v r i
v K r K i
Elementos Indutivos
0
1
0
0
1
1 0
0qd s
abcsabcs
qd s s
qd s s
s qd s
s qd s s
d
dt
d
dt
d d
dt dt
λv
λ Kv K
K λK λ Kv
1
1 0
0
1
0
2 2cos cos cos
sin cos 03 3
2 2 2 2 2sin sin sin sin cos 0
3 3 3 3 3
1 1 1 2sin c
2 2 2 3
qd s
q
s
s
s
d s qd s s
s
s
d
dt
d
dt
d
dt
KK λ
K
λv K K
K
1
2os 0
3
0 1 0
1 0 0
0 0 0
s
s
d
dt
KK
t
1
01 0
0 0
0
00 0
0
0 1 0 1 0 0
1 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
s qd s qd s
qd s s qd s s s dqs
qs qs
qs ds
qs
ds ds
qd s ds ds qs
ss s
s
d d d
dt dt dt
d dv
dt dt
d dv
dt dt
d dv
dt
K λ λv K λ K K λ
v
dt
Elementos Capacitivos
abcsabcs
d
dt
qi
1
0
0
1
1 0
00
s qd s
qd s s
s qd s
s qd sqd s s
d
dt
d d
dt dti
K qi K
K qK q K
0
1
1 0
0 0
0
0
00
qs
dqs ds
s
d
s qd s
qd s s qd s s s
qd s
qds
q
q
q
qs
qs ds
dsds qs
s
s
q
s
d d
dt dt
d
dt
dqi q
dt
dqi q
dt
dqi
dt
q
K qi K q K K
iq
q
1 0 1 0
1 0 0
0 0 0
s
s
d
dt
KK
0 0
qs s qs
ds s ds
s s s
v r i
v r i
v r i
00
qs
qs ds
dsds qs
ss
dv
dt
dv
dt
dv
dt
00
qs
qs ds
dsds qs
ss
dqi q
dt
dqi q
dt
dqi
dt
as s as
bs s bs
cs s cs
v r i
v r i
v r i
as
bs
as
bs
c css
v d dt
v d dt
v d dt
as
bs
c
as
bs
cs s
i d dt
i d dt
i d dt
q
q
q
Enrolamento trifásico com indutâncias
mútuas
0 0
0 0
0 0
s
s s
s
s
s s
s
r
r
r
L M M
M L M
M M L
r
L
sr
sL
sr
sL
sr
sL
csi
bsi
asi
M M
M
asv
bsv
csv
1
0 0
0 0
0 0 2
s
s s
s
s
s s s s
s
L M M
M L M
M M L
L M
L M
L M
L
K L K
02
0 0 0 0 0 0
s qs
s ds
s s
as asR asL
bs bsR bsL
cs csR csL
L M i
L M i
qs
qs qsR qsL s qs ds
dsds dsR dsL s ds qs
L M i
s sR sL s s
v v v
v v v
v v v
dv v v r i
dt
dv v v r i
dt
v v v r i
dsv
srqs
sL M
dsi
2 2cos cos cos
cos sin 13 3
2 2 2 2 2sin sin sin cos sin 1
3 3 3 3 3
1 1 1 2 2cos sin 1
2 2 2 3 3
L M Ms
M L Ms s
M M Ls
L
2 2 2 2 2 2cos cos cos cos cos cos cos cos cos
3 3 3 3 3 3
2 2 2 2 2sin sin sin in sin sin s
3 3 3 3 3
L M M M L M M M L
L M M M L M Ms
S S S
s SL
cos sin 1
2 2 2 2in sin sin cos sin 1
3 3 3 3
1 11 1 1 1 2 2cos sin
1 1 1
2 2 2 21
2 2 2 3 3
cos cos co
2
3
2 2
S
S S S
S
M L
L M M M L M M M L
L
s
SM L
L
2 2 2 2s cos cos cos
cos sin 13 3 3 3
2 2 2sin sin sin sin sin sin cos sin
3 3 3 3 3
1 1 1
2 2 2
M M L
L M L M M L
L M L M L
S
s S S
S S SM
21
3
2 2cos sin 1
3 3
2 2 2 2 2 2cos cos cos cos s2 2 2 s in cos sin cos cos
3 3 3 3in
3 3
2
3
L M L M L M L M L M L MS S S S S S
L MS
sL
2 2cos cos
3 3
2 2 2 2 2 2 2cos sin cos sin cos sin sin sin sin sin sin
3 3 3 3 3 3 3
2 2 2sin
S S
S S S S
L M L M
S S SL M L M L M L M L M L M L
SM L L
SM M
2
3
1 1 2 1 2 1 1 2 1 2 3cos cos cos sin sin sin 3
2 2 3 2 3 2 2
3
2
3
3 2 3
02
2
0 0
20
3
30 0
L M L M L M L M L M L M L M
L M
L
S S S S S S S
S
SM
sL
32
0 0
0
0 2
0
0
L M
L M
L Ms
L M
S
S
S
S
L
0 0
0 0
0 0
1 1
2 2
1 1
2 2
1 1
2 2
s
abcs s
s
ls ms ms ms
abcs ms ls ms ms
ms ms ls ms
r
r
r
L L L L
L L L L
L L L L
r
L
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03
B C A
A
A’
C’
C
B B’
0
1
1
0
1 1
2 2
1 1
2 2
1 1
2 2
30 0
2
30 0
2
0 0
abcs s abcs
dq s dq s
ls ms ms ms
s ms ls ms ms
ms ms ls ms
s s s
s
ls ms
ls ms
ls
s s
L L L L
L L L L
L L L L
L L
L L
L
K L K
K L
λ
K
λ L i
i
L
indutância de dispersão
indutância de magnetização
ls
ms
L
L
00 0
00 0
qs
qs s qs ds
dsds s ds ds
ss s s
qr
qr r qr r dr
drdr r dr r qr
rr r r
v r i
v r i
v r i
v r i
d
dt
d
dt
d
dt
d
d
v r i
v r i
t
d
dt
d
dt
0 0
0 0
qs ls qs M qs qr
ds ls ds M ds dr
s ls s
qr lr qr M qs qr
dr lr dr M ds dr
r lr r
L i i
L i i
L i i
L i
L i
L i
L i
L i
L i
L i
i
Torques
1 1 1 1 1 1sen
2 2 2 2 2 2 2
3cos
2
e ms as ar br cr bs ar br cr bs ar br cr
a
r
s br cr bs cr ar c r rs ar b
PT L i i i i i i i i i i i i
i i i i i i i i i
3
2 2e M qs dr ds qr
PT L i i i i
rm n r d
dT J B
dt
Equações de estado – Parte Eletromagnética
( )( ) ( ) ( )
( )( ) ( ) ( )
( )
( ) ( )( )
0 0 0
( ) (
qs s qs ls ds M ds dr ls qs M qs qr
ds s ds ls qs M qs qr ls ds M ds dr
s s s ls s
qr r qr r lr dr M ds dr lr qr M
d dv ri L i L i i L i L i i
dt dt
d dv ri L i L i i L i L i i
dt dt
dv ri L i
dt
d dv ri L i L i i L i L i
dt dt
w
w
w w
¢ ¢= + + + + + +
¢ ¢= - + + + + +
= +
¢ ¢¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢= + - + + +
íïïïïïïïïìïïïïïïïïî
+
( )( ) ( ) ( )
( )0 0 0
)
( )
qs qr
dr r dr r lr qr M qs qr lr dr M ds dr
r r r lr r
i
d dv ri L i L i i L i L i i
dt dt
dv ri L i
dt
w w
¢+
¢ ¢¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢= - - + + + + +
¢¢ ¢ ¢
íïïïïïïïïìïïïï
=¢
î+ïïïï
Equações de estado – Parte
Eletromagnetomecânica
3( )
2 2
r
M qs ds Ldr qr
r
r
d PJ L ii i i Tdt
d
dt
w
qw
¢ ¢
æ öæ ö÷ ÷ç ç= - -÷ ÷ç ç÷ ÷ç ç
íïïïïïìïï =ïïïî
è øè ø
Equações de estado [1]
( )1-
= +
= -
U A X B X
X B U A X
&
&
•
0 00
0 00
qs qsqs
ds dsds
s ss
qr qrqr
dr drdr
r rr
r rL
i iv
i iv
i iv
i iv
i iv
i iv
T w w
¢ ¢¢
¢ ¢¢
¢ ¢¢
é ù é ùé ùê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê ú= = =ê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê úê ú ê úê úë û ë û ë û
U X X&
Equações de estado [2]
( )1-
= +
= -
U A X B X
X B U A X
&
&
( )
( )
( ) ( )( )
( ) ( )( )
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
3 30 0 0 0 0
2 2 2 2
s ls M M
ls M s M
s
r M r Mr lr
r M r M rlr
s
M Mdr qr
r L L L
L L r L
r
L r L L
L L L r
r
P PL i L i
w w
w w
w w w w
w w w w
¢
¢
¢ ¢
¢
¢
é ù+ê úê ú- + -ê úê úê úê ú
- - +ê úê ú=ê ú- - - - +ê úê úê úêêæ öæ ö æ öæ ö
÷ ÷ ÷ ÷ç ç ç çê -÷ ÷ ÷ ÷ç ç ç ç÷ ÷ ÷ ÷ç ç ç çêè øè ø è øè øë û
A
úúúú
Equações de estado [3]
( )1-
= +
= -
U A X B X
X B U A X
&
&
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
M ls M
M ls M
ls
M M lr
M M lr
lr
L L L
L L L
L
L L L
L L L
L
J
¢
¢
¢
é ù+ê úê ú+ê úê úê úê ú= +ê úê ú+ê úê úê úê ú
-ê úë û
B
Correntes do estator
0 1 2 3 4 5 6 7-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500Correntes do Estator
Tempo (s)
Corr
ente
(A
)
ias
ibs
ics
0 1 2 3 4 5 6 7-200
0
200
400
600
800
1000
1200Correntes do Estator (qd0)
Tempo (s)
Corr
ente
(A
)
iqs
ids
i0s
Correntes do rotor
0 1 2 3 4 5 6 7-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500Correntes do Rotor
Tempo (s)
Corr
ente
(A
)
iar
ibr
icr
0 1 2 3 4 5 6 7-1000
-800
-600
-400
-200
0
200Correntes do Rotor (qd0)
Tempo (s)
Corr
ente
(A
)
iqr
idr
i0r
Torque eletromagnético
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000Curva Torque x Rotação
Rotação (min-1)
Torq
ue (
Nm
)
0 1 2 3 4 5 6 7-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000Torque Eletromagnéttico
Tempo (s)
Torq
ue (
Nm
)
Torque eletromagnético
0 1 2 3 4 5 6 7-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000Torque Eletromagnéttico
Tempo (s)
Torq
ue (
Nm
)
0 1 2 3 4 5 6 7-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000Torque Eletromagnéttico
Tempo (s)
Torq
ue (
Nm
)
Somente fundamental Fundamental + 3º harmônico
Corrente sem carga com 3º harmônico
0 1 2 3 4 5 6 7-200
0
200
400
600
800
1000
1200Correntes do estator (qd0)
Tempo (s)
Corr
ente
(A
)
iqs
ids
i0s
0 50 100 150 200 250 3000
50
100
150
Módulo da Corrente no Estator, com carga nominal
Frequência (Hz)
Corr
ente
de P
ico (
A)
Torque com desequilíbrio na alimentação
0 1 2 3 4 5 6 7-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000Torque Eletromagnéttico
Tempo (s)
Torq
ue (
Nm
)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-4000
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000Curva Torque x Rotação
Rotação (min-1)
Torq
ue (
Nm
)