Dissertação

{en_GB=Design and Implementation of a Torque Control System for a DC Machine for Emulation of Linear and Nonlinear Mechanical Loads in Induction Motor Drives} {} EVALUATED

{pt=O presente trabalho surge da inexistência de um emulador capaz de exercer as cargas mecânicas mais comuns experenciadas por motores de indução. Este emulador será usado para fins educativos. Todas estas máquinas presentes no laboratório de máquinas elétricas do Instituto Superior Técnico encontram-se acopladas a máquinas DC. Este facto facilita a criação do emulador uma vez que o binário produzido por estas máquinas é porporcional à corrente que passa na sua armadura e à sua constante de binário. Durante este trabalho foi utilizado um controlador V/f na máquina de indução. Os parâmetros do modelo mecânico e elétrico da máquina de corrente contínua foram estimados e validados. O conversor 512C foi utilizado como accionador da máquina DC. O seu comportamento e limitações foram determinados e simulados através de um modelo simulink. Foi implementado um tacómetro no veio do conjunto para o emulador de carga obter a sua velocidade. Foi utilizado um Genuino 101 para adquirir os sinais de entrada que processa através de um controlo porporcional integral. A sua saída é entregue ao 512C. Foi criada uma interface MATLAB que grava os sinais do emulador e os apresenta ao utilizador. O emulador de carga foi criado com sucesso, mas é limitado pela utilização da máquina DC enquanto motor. Cargas constantes e lineares são entregues pelo emulador à máquina de indução mesmo com perturbações fortes na velocidade do veio. O seguimento de cargas quadráticas é conseguido mas significativamente condicionado pelo desempenho do 512C, e pela corrente da armadura da máquina DC., en=The present work arises from the nonexistence of a load emulator capable of delivering the most common types of mechanical loads to an induction machine for educational purposes. Every induction machine present at the electrical machinery laboratory of Instituto Superior Técnico is coupled to a DC machine which facilitates the creation of such load emulator, since the torque exerted by a DC machine is directly proportional to its armature current and torque constant. During this work, a V/f driver controlled the induction machine. To create the load emulator, the DC machine parameters from its electrical and mechanical models were determined and validated. To drive the DC machine, the 512C converter was used. Its behaviour and constraints were determined and simulated through a simulink model. A tachometer was designed and implemented so the load emulator received fast and precise data. A Genuino 101 was used to receive the various signals, perform the control calculations (through a proportional–integral controller) and deliver the control signals to the 512C. A MATLAB interface was created so that the user can record and see the live data while the system performs. The load emulator was created with success but it is constrained by having the DC machine operating in the motor regime. Constant and linear loads are delivered by the load emulator even with fast perturbations in the shaft speed. Quadratic load references are followed by the load emulator but they are significantly limited by the 512C performance and by the DC motor's maximum armature current.}
{pt=emulador de cargas mecânicas, máquina DC, máquina de indução, cargas constantes, cargas lineares, cargas quadráticas, en=mechanical load emulator, DC machine, AC machine, constant load, linear load, quadratic load}

Janeiro 22, 2021, 11:30

Orientação

ORIENTADOR

Francisco Ferreira da Silva

IDMEC

investigador

ORIENTADOR

Paulo José da Costa Branco

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado