No âmbito da investigação realizada pelo GEPE-UM (Grupo de Eletrónica de Potência e Energia da Universidade do Minho) na área das Aplicações Industriais, têm sido desenvolvidos mecanismos para acionamento de motores elétricos, nomeadamente motores de indução. Os sistemas de acionamento eletrónicos que permitam velocidade variável aos motores de indução, devido aos conversores passivos que normalmente possuem, por se comportarem como cargas não lineares, consomem correntes com elevado conteúdo harmónico que, por sua vez, provocam distorções na forma de onda da tensão e o baixo fator de potência a montante do sistema de acionamento eletrónico. A evolução tecnológica que se tem verificado nos últimos tempos tem contribuído para a redução dos custos nos componentes e equipamentos eletrónicos, como é o caso dos semicondutores de potência. Com estes e com os maiores recursos computacionais dos microcontroladores, a opção por topologias de conversores de eletrónica de potência ativos (capazes de controlar as correntes de entrada e saída e/ou tensão de saída) tornou-se cada vez mais atrativa pelo que se torna pertinente investigar e desenvolver tecnologias nestes tipos de conversores.
Este trabalho envolverá as seguintes tarefas:
· Estudo bibliográfico, com levantamento do “Estado da Arte” sobre o funcionamento dos motores de indução, sistemas de acionamento existentes, topologias e técnicas de modulação para conversores CA-CC e CC-CA. (2 meses)
· Estudo das diversas topologias de conversores CA‑CC e CC‑CA e técnicas de controlo e posterior identificação da técnica de controlo mais vantajosa para o conversor CA‑CC‑CA existente no laboratório do GEPE. (1 mês)
· Desenvolvimento do sistema de controlo para os conversores CA‑CC e CC‑CA. (2 meses)
· Realização de Simulações Computacionais com recurso ao software PSIM utilizando a técnica de controlo escolhida. (2 meses)
· Integração do sistema de controlo com o conversor CA‑CC‑CA trifásico existente no laboratório do GEPE. (1 mês)
· Desenvolvimento de uma interface gráfica para o equipamento. (1 mês)
· Testes da solução implementada. (1 mês)
· Finalização da escrita da dissertação de mestrado com levantamento de custos da solução. (2meses)
Com esta dissertação pretende-se a conceção e desenvolvimento do sistema de controlo e andar de potência de um Acionamento Eletrónico de Velocidade Variável com Retificador Ativo para Motores de Indução.
Especificamente, os objetivos a atingir são, primeiramente, o estudo teórico do funcionamento do motor de indução trifásico, o estado da arte dos sistemas de acionamento de velocidade variável para motores de indução, das topologias e técnicas de modulação para os conversores de potência, e teorias de controlo que possam ser aplicadas no contexto desta dissertação.
São também objetivos desta dissertação a realização de simulações computacionais de topologias e técnicas de controlo de forma a poderem ser avaliadas e tornar possível a escolha da topologia e técnica de controlo mais adequada ao projeto a desenvolver.
Devido aos trabalhos realizados por alunos e investigadores na área da mobilidade elétrica, encontra-se implementado no laboratório do GEPE uma bancada de ensaios para sistemas de tração de veículos elétricos. Para esta bancada de ensaios serão propostas algumas melhorias de forma a permitir os requisitos exigidos pelo acionamento eletrónico de velocidade variável com retificador ativo para um motor de indução que se pretende implementar.
São ainda objetivos desta dissertação a integração do sistema de controlo com o sistema hardware e a validação experimental dos resultados obtidos em simulação. O protótipo será capaz de permitir o controlo de velocidade de um motor de indução, o seu arranque e paragem suave, rápida troca de velocidade e direção, consumo de corrente sinusoidal e ainda devolução à rede elétrica de energia em processos de travagem ou inversão de velocidade.
Para finalizar, o último objetivo, além da escrita da dissertação, será a implementação de uma interface capaz de proporcionar a interação com o hardware desenvolvido.