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Title: Sistemas de acionamentos CA multifases com estratégias de controle tolerante a faltas e redução da tensão de modo comum.
Other Titles: Multiphase AC drive systems with fault tolerant control strategies and common mode voltage reduction.
???metadata.dc.creator???: MIRANDA, Reginaldo Sousa.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: JACOBINA, Cursino Brandão.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: LIMA, Antonio Marcus Nogueira.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SUEMITSU, Walter Issamu.
???metadata.dc.contributor.referee2???: RUPPERT fILHO, Ernesto.
???metadata.dc.contributor.referee3???: SILVA, Edison Roberto Cabral da.
???metadata.dc.contributor.referee4???: CORRÊA, Mauricio Beltrão de Rossiter.
Keywords: Máquinas Indução Hexafísica;Tolerância a Falta;Tensão de Modo Comum;Conversor;Inversor Hexafásico;Sistema de Acionamento;Hexaphysical Induction Machines;Fault Tolerance;Common Mode Voltage;Converter;Hex Phase Inverter;Drive System
Issue Date: 31-Jul-2007
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: MIRANDA, Reginaldo Sousa. Sistemas de acionamentos CA multifases com estratégias de controle tolerante a faltas e redução da tensão de modo comum. 2007. 214f. (Tese) Doutorado em Engenharia Elétrica, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal da Paraíba – Campus II - Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2007.
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho abrange duas áreas de pesquisa, tendo em comum a melhoria da confiabilidade do acionamento em corrente alternada. Na primeira, investigam-se estratégias de controle, em sistemas de acionamento CA, com características de tolerância à faltas. Essas características são atingidas através da adoção de um sistema com número de fases maior que três. O uso de máquinas multifases possui diversas vantagens sobre a máquina de indução trifásica como resultado do maior número de fases: redução das oscilações de conjugado, redução da corrente por fase, redução no conteúdo harmônico da corrente do barramento CC, maior potência/ conjugado por corrente eficaz, para uma máquina de mesmo volume e maior confiabilidade do acionamento em relação ao acionamento trifásico convencional. As estratégias de controle propostas, permitem a operação contínua e livre de perturbação do sistema de acionamento com a perda completa de uma fase do motor e, em alguns casos, dois e três braços do inversor ou fases do motor. Estas estratégias de tolerância a faltas são obtidas usando-se duas abordagens: estratégias sem e com reconfiguração do inversor. As soluções sem reconfiguração são baseadas na redefinição de novas referências de tensão ou corrente de forma a manter a operação balanceada das componentes dq no controle de conjugado de uma máquina de seis fases sem conexões adicionais de hardware. A reconfiguração do sistema é obtida, isolando-se o braço, com defeito com auxilio de chaves de potência auxiliares e fusíveis, e conectando a fase sob falta a outro braço do inversor, resultando em uma estrutura com número reduzido de componentes. É apresentado também, uma estratégia de compensação de falta do tipo curto circuito em uma das chaves do inversor. É apresentada a relação existente entre os parâmetros da máquina e a resposta à falta de curto circuito. O segundo foco de pesquisa desta tese está relacionado a análise de técnicas de redução da tensão de modo comum responsável pela falha prematura dos mancais da máquina. São apresentadas três configurações de sistemas de acionamento usando um inversor de quatro braços. Este inversor é usado para alimentar uma máquina tetrafásica ou uma máquina hexafásica com conexões adequadas. Diferentes estratégias de modulação PWM permitem reduzir ou mesmo eliminar a tensão de modo comum. As estratégias de tolerância à faltas e redução da tensão de modo comum, foram validadas por estudos de simulação e por ensaios experimentais.
Abstract: This work includes two areas of research, with a common subject of improving AC drive system reliability. In the first, AC drive system control strategies with fault tolerant properties are investigated. These properties, are obtained from the adoption of a system with phase number higher than three. The use of multi-phase machines possesses several advantages over machine of three-phase machine as a result of the high number of phases: reduction of the torque pulsation, reduction of the current per phase, reduction in the harmonic content of the DC link current, higher power/torque for a machine of same frame and higher reliability of the drive system in relation to the conventional three-phase drives. The control strategies allow for continuous and disturbance free-operation of the drive with complete loss of one leg of the inverter or motor phase. The fault tolerant are obtained using two approaches: strategies with or without reconfiguration of inverter. The solutions without reconfiguration are based on the redefinition of new voltages or currents references in such a way to maintain the operation balanced of the components dq in the torque control of the machine without additional connections of hardware. The reconfiguration is obtained by insulation the faulty leg, by means of auxiliary semiconductor switches and fuses, and connecting to faulty phase to another converter leg, resulting in a structure with reduced number of components. Post-fault control action of short circuit mode operation is presented. Design considerations are presented which relate the shortcircuit fault response to system parameters. The second subject, is on common mode voltage mitigation. The application of machines with even number of phases is explored with the objective to reduce or even to eliminate the common-mode voltage responsible to cause premature motor bearing failures among variable speed induction motor drive systems. Three configurations of drive systems are presented using four-leg inverter. This inverter is used to feed a four-phase machine or a six-phase machine with appropriate connections. Different strategies of PWM modulation allow to reduce or even to eliminate the common mode voltage. The fault tolerant strategies and reduction of common-mode voltage have been evaluated by simulation studies and experimental tests.
Keywords: Máquinas Indução Hexafísica
Tolerância a Falta
Tensão de Modo Comum
Conversor
Inversor Hexafásico
Sistema de Acionamento
Hexaphysical Induction Machines
Fault Tolerance
Common Mode Voltage
Converter
Hex Phase Inverter
Drive System
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Elétrica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/9436
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Elétrica.

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