1. Modelagem de um Motor de Indução Hexafásico
Assimétrico e a Redução de seus Harmônicos de
Corrente por um Controlador P-BSNN
Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP
Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação – FEEC
Departamento de Sistemas e Energia – DSE
Corrente por um Controlador P-BSNN
Autor: Paulo Sergio Dainez
Orientador: Prof. Dr. Edson Bim

2. Sumário
1. Introdução e Motivação
2. Modelagem do motor
3. Sistema de controle
4. Resultados4. Resultados
2

3. Introdução e Motivação
Definição:
• Motores multifásicos possuem número de fases do
estator maior do que 3
• Motor hexafásico assimétrico é composto por dois
sistemas trifásicos defasados /6 (30o elétricos)sistemas trifásicos defasados /6 (30o elétricos)
3

4. Introdução e Motivação
Vantagens:
• Redução da potência por fase
• Aumento da confiabilidade
• Redução do acoplamento entre os harmônicos• Redução do acoplamento entre os harmônicos
espaciais e temporais
• Redução das perdas joule no rotor
• Diminuição da pulsação do torque
4

5. Introdução e Motivação
Desvantagens:
• Maior suscetibilidade a geração de harmônicos
de corrente
• Maior complexidade do sistema de controle• Maior complexidade do sistema de controle
5

6. Introdução e Motivação
Objetivos:
1. Desenvolver um modelo no referencial natural
abc-xyz, com os parâmetros obtidos a partir de
testes experimentais (rotor bloqueado e vazio)
6
2. Desenvolver um sistema de controle adaptativo
baseado na B-Spline Neural Network (BSNN),
para reduzir os harmônicos de corrente do
motor

7. Introdução e Motivação
Justificativas:
• O modelo no referencial natural abc-xyz pode
representar melhor os harmônicos espaciais
presentes no motor - Lsr(r)
7
sr r
• O modelo no referencial síncrono dq(h) permite
a obtenção do circuito elétrico equivalente e a
determinação de seus parâmetros a partir dos
testes experimentais

8. Introdução e Motivação
Metodologia:
• Desenvolver o modelo no referencial natural
abc-xyz
• Obter o modelo no referencial estacionário
estatórico-rotórico -mn
8
estatórico-rotórico -mn
• Obter o modelo no referencial síncrono dq(h)
• Obter o circuito elétrico equivalente
• Testes rotor bloqueado e a vazio
• Cálculo dos parâmetros – dq(h) → abc-xyz

9. Modelagem do motor
• Rotor gaiola de esquilo
9

10. Modelagem do motor
• Rotor gaiola de esquilo
10

11. Modelagem do motor
• Rotor gaiola de esquilo
11

12. Modelagem do motor
• Equações do motor no referencial natural abc-xyz
12

13. Modelagem do motor
• Equações do motor no referencial natural abc-xyz
13

14. Modelagem do motor
• Cálculo da Indutância – Função de enrolamento
14

15. Modelagem do motor
• Função de enrolamento do estator
15

16. Modelagem do motor
• Função de enrolamento do rotor:
1 - mb → ímpar mr = mb mr → ímpar
2 - mb → par mr = mb/2 mr → ímpar
3 - mr → par
16
3 - mr → par
• Forma da função de enrolamento (mb) e a
distribuição da fases (mr)

17. Modelagem do motor
• Função de enrolamento do rotor: mb → par
mr → impar
17

18. Modelagem do motor
• Indutância do Estator: concentrado
18

19. Modelagem do motor
• Indutância do Rotor: mb → par
19

20. Modelagem do motor
• Função de indutância mutua Estator/Rotor – Lsr
20

21. Modelagem do motor
• Indutância mútua entre estator e rotor
21

22. Modelagem do motor
• Matriz de Transformação: abc-xyz → -mn
22
Se m for impar →

23. Modelagem do motor
• Matriz de Transformação: abc-xyz → -mn
23
Se m for impar →
Se m for par →

24. Modelagem do motor
• TS – Estator hexafásico assimétrico
24
• TR – Rotor com 5 fases

25. Modelagem do motor
• Transformação: abc-xyz → -mn
25

26. Modelagem do motor
• Transformação: abc-xyz → -mn
26

27. Modelagem do motor
• Transformação: abc-xyz → -mn
(1)
(3)
(5)
27

mn(1)
mn(3)

28. Modelagem do motor
• Transformação: abc-xyz → -mn
28

29. Modelagem do motor
• Transformação: abc-xyz → -mn
onde
29
onde

30. Modelagem do motor
• Equação vetorial no referencial αβ(1,3,5) - mn(1,3)
30

31. Modelagem do motor
• Transformação: αβ(h) - mn(h) → dq(h)
onde:
31

32. Modelagem do motor
• Equação no referencial dq(h)
32

33. Modelagem do motor
• Circuito equivalente
33

34. Modelagem do motor
• Circuito equivalente: MI 6
dq(1)
34
dq(5)
dq(3)
mr=5
xm
(5) = 0

35. Modelagem do motor
• Obtenção dos parâmetrosHarmônico
Parâmetros Ensaio a vazio Rotor bloqueado
Tensão [V] 126,7 49,6
Corrente [A] 3,46 6,44
Potência Ativa [W] 528,2
Potência Reativa [VAr] 2628,7 1845,8
35
1ª
Potência Reativa [VAr] 2628,7 1845,8
Indutância [mH] 97,1 16,6
Resistência [Ω] 2,1
5ªHarmônico
Parâmetros r = 900 rpm r = 0 rpm
Tensão [V] 42 42
Corrente [A] 2,13 2,11
Potência Reativa [VAr] 449 468,5
Indutância [mH] 8,8 9,3

36. Modelagem do motor
• Obtenção dos parâmetros
abc-xyz
Teórico
Lp 28,8
Lms 41,1
Lmr 100,7
Lls 7,1
Llr 8,7
dq
Lm,dq 97
Lss,dq 102,2+Lls
Lrr,dq 100,7+Llr
Lls,dq 5,2+Lls
Llr,dq 3,6+Llr
109,3
109,3
12,3
12,3
36
Experimental
Lp 25,5
Lms 36,5
Lmr 89,4
Lls 6,3
Llr 7,7
s 0,171
r 0,086
Llr 8,7
Lm,dq 86,2
Lss,dq 97,1
Lrr,dq 97,1
Lls,dq 10,9
Llr,dq 10,9
s,dq 0,127
r,dq 0,127
Llr,dq 3,6+Llr 12,3

37. Sistema de Controle
• Controle Vetorial por orientação indireta de
campo do rotor
37

38. Sistema de Controle
• Controle de corrente
38

39. Sistema de Controle
• Controle de corrente
39

40. • Controle de corrente do plano dq(5)
Sistema de Controle
Síncrono
40
• H. S. Che, E. Levi, M. Jones, W. Hew, and N. A. Rahim,
“Current control methods for an asymmetrical six-phase induction motor drive,”
IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 29, no. 1, pp. 407–417, Jan 2014.
Anti-Síncrono

41. • Controle de corrente do plano dq(5)
Sistema de Controle
DUAL PI
41
• H. S. Che, E. Levi, M. Jones, W. Hew, and N. A. Rahim,
“Current control methods for an asymmetrical six-phase induction motor drive,”
IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 29, no. 1, pp. 407–417, Jan 2014.

42. • Controle adaptativo de corrente P-BSNN Proposto
Sistema de Controle
42

43. • Controle de corrente BSNN
Sistema de Controle
• Saída:
43
• Treinamento: LMS

44. • Função Base de segunda ordem
Sistema de Controle
44
d=4/n

45. • Função Base de segunda ordem
Sistema de Controle
45
d=4/n
s

46. Sistema de Controle
• Fluxograma P-BSNN
46

47. Sistema de Controle
• Fluxograma P-BSNN
→
47
→ Armazena W com menor MSE
→ Detecta tendência de divergência
→ Proteção contra mínimo local

48. Resultados
• Diagrama da bancada de teste
48

49. Resultados
Testes:
• Sistema em malha aberta – Validar o modelo
• Sistema em malha fechada – Validar o controle
• Controle de velocidade e corrente do plano dq(1)
49
• Controle de velocidade e corrente do plano dq
• Controlador P-BSNN de corrente do plano dq(5)

50. Resultados
Teste em malha aberta – Validar do modelo
• Partida livre
• Aplicação de carga
50

51. Resultados
• Sistema em malha aberta – Aplicação de Carga
51

52. Resultados
• Sistema em malha aberta – Aplicação de Carga
52

53. Resultados - plano dq(1)
Controle de velocidade e corrente – plano dq(1)
• Magnetização
• Partida
• Reversão de velocidade
53
• Reversão de velocidade
• Aplicação de Carga

54. Resultados - plano dq(1)
• Sistema de Controle – Aplicação de Carga
54

55. Resultados - plano dq(1)
• Sistema de Controle – Aplicação de Carga
55

56. Resultados - plano dq(5)
• Controles:
• Sem controle
• Dual PI
• Tipos:
• Natural
• abc
• Velocidades:
• 450 rpm
• 900 rpm
Controlador P-BSNN de corrente – plano dq(5)
56
• Dual PI
• P-BSNN
• abc
• a
• ax
• 900 rpm

57. Resultados - plano dq(5) – 450 rpm
Natural abc a ax
57

58. Resultados - plano dq(5) – 900 rpm
Natural abc a ax
58

59. Resultados - plano dq(5)
• Resumo
450 rpm
Natural abc a ax
Sem 0,1 0,78 0,33 0,28
Dual PI 0,02 0,15 0,06 0,05
P-BSNN 0,015 0,02 0,016 0,014
59
P-BSNN 0,015 0,02 0,016 0,014
900 rpm
Natural abc a ax
Sem 0,15 0,49 0,22 0,23
Dual PI 0,05 0,14 0,07 0,07
P-BSNN 0,045 0,042 0,04 0,049
• Corrente |Idq
(5)| [A]

60. Resultados - plano dq(5)
• Resumo
450 rpm
Natural abc a ax
Sem/Dual PI 5 5,3 5,2 5,4
Sem/P-BSNN 6,6 39 20 20
60
900 rpm
Natural abc a ax
Sem/Dual PI 3 3,6 3,2 3,4
Sem/P-BSNN 3,2 11,7 5,5 4,6
• Razão entre a corrente do sistema sem e com controle

61. Conclusões
Principais Contribuições:
• Rotor equivalente em função de mb
• Determinação dos parâmetros do modelo no
ref. natural abc-xyz a partir dos testesref. natural abc-xyz a partir dos testes
experimentais no ref. Síncrono dq
• Controle adaptativo de corrente no plano dq(5)
baseado no BSNN
61

62. Modelagem de um Motor de Indução Hexafásico
Assimétrico e a Redução de seus Harmônicos de
Corrente por um Controlador P-BSNN
17/07/2016 6262
Corrente por um Controlador P-BSNN
Autor: Paulo Sergio Dainez
Orientador: Prof. Dr. Edson Bim