Modelagem matemática e controle vetorial do motor Brushless DC

Resumo

                Os motores de imãs permanentes são caracterizados devido a sua alta eficiência e têm se destacado em relação aos outros tipos de motores. Os motores de imãs permanentes são classificados em duas categorias principais, de acordo com as formas de onda da Força Contra-Eletromotriz. Os motores Síncronos com Força Contra-Eletromotriz senoidal recebem o nome de PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) e os motores com Força Contra-Eletromotriz trapezoidal recebem o nome de Brushless DC ou (Brushless Direct Current). Este trabalho tem o intuito de apresentar a modelagem matemática, transformações de referenciais e seu respectivo controle vetorial em eixos síncronos aplicado à máquina Brushless DC. A modelagem matemática tem por finalidade obtenção do comportamento dinâmico das grandezas internas do motor elétrico. Toda máquina com alimentação senoidal ou não senoidal mas sendo simétrica pode ser transformada de uma máquina trifásica para uma máquina bifásica, diagonalizando as matrizes circulantes simétricas que aparecem na formulação de seu modelo. Esta transformação é baseada na decomposição das variáveis do sistema original em um novo sistema composto por dois eixos em quadratura, esta decomposição pode ser realizada sem a presença do neutro do sistema trifásico. Ainda utilizando a transformação de Park é possível obter de uma máquina bifásica com enrolamentos estatóricos fixos e enrolamentos rotóricos girantes em enrolamentos estacionários fixos e rotóricos em pseudo-estacionários. A utilização da transformada de Park para as máquinas Brushless DC não é o suficiente tendo que se aplicar outro método incluso denominada de transformada de Park estendido, devido a haver uma defasagem angular para a definição os eixos direto e de quadratura. Através do modelo matemático da máquina pode-se determinar a função de transferência da planta, sendo está utilizada para projetar os controladores  PI de corrente, e ainda com a função de transferência mecânica da maquina é possível projetar os controlador PI mecânico. Assim tendo o projeto dos controladores de velocidade da máquina Brushless DC. Com a obtenção do modelo matemático da máquina pode-se equacionar a função de transferência que é utilizada para projetar os controladores de velocidade. Juntamente com a obtenção das transformações de referenciais da máquina e os controladores de velocidade foi utilizado o software Matlab/Simulink em um sistema de malha fechada para simular o comportamento máquina, assim pode-se observar pelo comportamento da máquina que apenas utilizando as transformações de referencias não era o suficiente para obter um comportamento adequado de seus parâmetros. Assim foi desenvolvido a partir de estudos um método para diminuir a defasagem angular existentes entre seus eixos direto e de quadratura. Após a utilização da transformação de Park estendido pode-se notar uma pequena diminuição na defasagem angular, sendo mais perceptível ao visualizar a forma de onda do torque da máquina. Assim deve-se dar continuidade no trabalho de modo a obter uma diminuição mais relevante da defasagem angular entre os eixos diretos e de quadratura da máquina.