Dissertação

{en_GB=Sensorless Switched Reluctance Machine and Speed Control: A study to remove the position encoder at high-speed of operation} {} EVALUATED

{pt=Esta tese propõe e analisa uma nova metodologia de estimação da posição de uma máquina de relutância comutada. Esta máquina foi projetada inicialmente para um sistema de armazenamento de energia cinética a 50000 rpm. O objetivo é remover o sensor de posição, o qual representa dificuldades mecânicas e custo de implementação no cenário de alta velocidade de operação. A máquina é modelada com as características não-lineares da indutância por fase, que foram calculadas por método de elementos finitos em um trabalho anterior e armazenadas em uma tabela durante o projeto da máquina. O modelo é utilizado para simular o comportamento da máquina para diferentes condições de operação. A metodologia "sensorless" desenvolvida é do tipo passiva (sem controlo de corrente), devido à alta velocidade de operação. São apresentadas duas configurações dessa metodologia, nomeadas robusta e sequencial. A primeira estima apenas as posições necessárias para a operação da máquina, enquanto a segunda prioriza a precisão associada à estimativa da posição. Ambas configurações apresentam vantagens e desvantagens em relação ao erro da estimação e em relação ao número de estimativas. Finalmente, o método é avaliado com controlo da velocidade em malha fechada para a máquina em modo motor. O desempenho do funcionamento da máquina sem sensor de posição é comparada com o desempenho ideal de uma máquina com acesso instantâneo da posição. Em suma, esta dissertação propõe um método "sensorless" passivo para uma máquina de relutância comutada, o qual resultou em estimativas suficientemente acuradas para a operação da máquina em altas velocidades., en=This thesis proposes and analyses a new methodology to estimate the position of a switched reluctance machine. This machine was initially designed to be applied as a flywheel at 50000 rpm. The objective is to remove the sensor of position, representing mechanical difficulties and cost of implementation because of the high-speed of operation. The machine is modelled with the non-linear self-inductance characteristics calculated in a previous research work by a finite element software and stored as a look-up table. The model is used to simulate the behaviour of the machine for different motor operating conditions. The developed sensorless methodology is a passive-type one (no current control) due to the high-speed operation. Two configurations of this methodology called robust and sequential are presented. The first estimates only the positions required to drive the machine, while the second configuration focus on a higher resolution of the estimation. Both configurations present advantages and disadvantages. Finally, the method is tested with closed-loop control of the speed of the machine in motor mode. The machine's performance with the sensorless method is compared to the performance of a machine that has a hypothetical coupled encoder. In summary, this thesis proposes a passive sensorless method for a switched reluctance machine that results in estimations of the position accurate enough to operate the machine at high speeds. The best-operating conditions of firing angles are also discussed and presented.}
{pt=Máquina de Relutância Comutada, Simulação, Estimação da posição, Volante de Inércia, Armazenamento de Energia, en=Switched Reluctance Machine, Simulation, Estimation of Position, Flywheel, Energy Storage}

Janeiro 25, 2021, 10:0

Orientação

ORIENTADOR

Luís Guilherme Barbosa Rolim

Universidade Federal do Rio de Janeiro

Professor

ORIENTADOR

Paulo José da Costa Branco

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado