Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Baratieri, Cassio Luciano
Data de Publicação: 2011
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8493
Resumo: This master thesis presents a sensorless speed control drive of Brushless DC motors used in reciprocating compressors. These compressors cause periodic load torque variations on the motor, consequently mechanical vibrations and acoustic noise are presented as well. As a result, a discrete speed controller based on the internal model principle is proposed. This controller aims to track the speed reference and to reduce the periodic torque disturbances caused by the compressor. The proposed controller consists of a rotor position and speed estimator, and a discrete speed controller with variable sampling frequency that depend on the rotor speed. The discrete estimator is based on the zero crossing point detection of the back-electromotive force. This method is optimized by using a Least Squares algorithm. The speed controller consists of two control actions, repetitive and proportional-derivative actions. In order to complement the drive system operation, a new procedure to start a BLDCM with current control is proposed. This technique ensures the maximization of the electromagnetic torque during startup and to avoid demagnetization of the permanent magnet by the stator current. Finally, simulation and experimental results are presented to demonstrate the performance of the techniques adopted, as well as the main advantages, disadvantages and operational limitations of the experimental implementation. In addition, the performance of the load torque rejection is evaluated by comparing the harmonic spectrum of the torques produced by the proposed speed controller and a PI controller.
id UFSM_7a6410afcaa500e245fff1a967c0413e
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/8493
network_acronym_str UFSM
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
repository_id_str
spelling 2017-05-192017-05-192011-07-21BARATIERI, Cassio Luciano. Sensorless speed control of brushless DC subjected to periodic load torque. 2011. 151 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2011.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8493This master thesis presents a sensorless speed control drive of Brushless DC motors used in reciprocating compressors. These compressors cause periodic load torque variations on the motor, consequently mechanical vibrations and acoustic noise are presented as well. As a result, a discrete speed controller based on the internal model principle is proposed. This controller aims to track the speed reference and to reduce the periodic torque disturbances caused by the compressor. The proposed controller consists of a rotor position and speed estimator, and a discrete speed controller with variable sampling frequency that depend on the rotor speed. The discrete estimator is based on the zero crossing point detection of the back-electromotive force. This method is optimized by using a Least Squares algorithm. The speed controller consists of two control actions, repetitive and proportional-derivative actions. In order to complement the drive system operation, a new procedure to start a BLDCM with current control is proposed. This technique ensures the maximization of the electromagnetic torque during startup and to avoid demagnetization of the permanent magnet by the stator current. Finally, simulation and experimental results are presented to demonstrate the performance of the techniques adopted, as well as the main advantages, disadvantages and operational limitations of the experimental implementation. In addition, the performance of the load torque rejection is evaluated by comparing the harmonic spectrum of the torques produced by the proposed speed controller and a PI controller.Esta dissertação apresenta um sistema de acionamento e controle de velocidade sensorless para motores Brushless DC utilizados em compressores alternativos. Estes compressores provocam variações periódicas de carga sobre o motor causando vibrações mecânicas e ruído acústico. Em vista disso, um controlador discreto de velocidade baseado no princípio do modelo interno é proposto. Este controlador visa o rastreamento assintótico de uma velocidade de referência e a redução dos distúrbios cíclicos de conjugado provocados pelo compressor. Para isso, o sistema proposto é constituído por um estimador discreto da posição e da velocidade do rotor, e um controlador discreto de velocidade com frequência de amostragem variável em função da velocidade de rotação. O estimador discreto baseia-se na deteção do cruzamento da força contra-eletromotriz por zero, a qual é otimizada por meio de um algoritmo de Mínimos Quadrados. O controlador de velocidade é composto por duas ações de controle, uma ação repetitiva e uma proporcionalderivativa. De forma a complementar a operação do sistema de acionamento, um novo procedimento de partida com controle de corrente é proposto para o BLDCM. Este procedimento possibilita a maximização do conjugado eletromagnético do motor durante a partida e ainda evita a desmagnetização dos ímãs pela incidência de altas correntes estatóricas. Por fim, resultados de simulação e experimentais são apresentados para demonstrar o desempenho das técnicas adotadas, assim como as principais vantagens, desvantagens e limitações operacionais da implementação experimental. Além disso, a performance da rejeição parcial do conjugado de carga é avaliada com a comparação do espectro harmônico dos conjugados produzidos pelo controlador de velocidade proposto e por um controlador proporcional-integral.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade Federal de Santa MariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFSMBREngenharia ElétricaMotor Brushless DCControle de velocidade sensorlessCompressores BLDCRejeição de distúrbiosBrushless direct current motorSensorless speed controlBLDC compressorDisturbance rejectionCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAControle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de cargaSensorless speed control of brushless DC subjected to periodic load torqueinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPinheiro, Humbertohttp://lattes.cnpq.br/5900576762082210Stefanello, Márciohttp://lattes.cnpq.br/9333498570249062Marques, Luis Carlos de Souzahttp://lattes.cnpq.br/4563231120744990Baratieri, Cassio Luciano3004000000074005003005003008aab6aac-f16b-4f23-8761-b8462475f027b24203dd-4e0b-4937-9625-89d570d5d53ebea588a7-9aa3-449c-a0b4-6b8d7d513826a5714cf1-020f-4bef-ba99-f21198dd873dinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALBARATIERI, CASSIO LUCIANO.pdfapplication/pdf6720581http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8493/1/BARATIERI%2c%20CASSIO%20LUCIANO.pdf360b927a32cb4e135a88b228b598d403MD51TEXTBARATIERI, CASSIO LUCIANO.pdf.txtBARATIERI, CASSIO LUCIANO.pdf.txtExtracted texttext/plain232725http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8493/2/BARATIERI%2c%20CASSIO%20LUCIANO.pdf.txtf0cb7b6e0082842c6f278f173764f142MD52THUMBNAILBARATIERI, CASSIO LUCIANO.pdf.jpgBARATIERI, CASSIO LUCIANO.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg2498http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8493/3/BARATIERI%2c%20CASSIO%20LUCIANO.pdf.jpgd4d9ea1e0601406954ba6952c84e683bMD531/84932023-05-23 14:03:00.411oai:repositorio.ufsm.br:1/8493Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-05-23T17:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.por.fl_str_mv Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Sensorless speed control of brushless DC subjected to periodic load torque
title Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga
spellingShingle Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga
Baratieri, Cassio Luciano
Motor Brushless DC
Controle de velocidade sensorless
Compressores BLDC
Rejeição de distúrbios
Brushless direct current motor
Sensorless speed control
BLDC compressor
Disturbance rejection
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga
title_full Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga
title_fullStr Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga
title_full_unstemmed Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga
title_sort Controle de velocidade sensorless de motores brushless DC submetidos a variações periódicas de carga
author Baratieri, Cassio Luciano
author_facet Baratieri, Cassio Luciano
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Pinheiro, Humberto
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5900576762082210
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Stefanello, Márcio
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/9333498570249062
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Marques, Luis Carlos de Souza
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/4563231120744990
dc.contributor.author.fl_str_mv Baratieri, Cassio Luciano
contributor_str_mv Pinheiro, Humberto
Stefanello, Márcio
Marques, Luis Carlos de Souza
dc.subject.por.fl_str_mv Motor Brushless DC
Controle de velocidade sensorless
Compressores BLDC
Rejeição de distúrbios
topic Motor Brushless DC
Controle de velocidade sensorless
Compressores BLDC
Rejeição de distúrbios
Brushless direct current motor
Sensorless speed control
BLDC compressor
Disturbance rejection
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
dc.subject.eng.fl_str_mv Brushless direct current motor
Sensorless speed control
BLDC compressor
Disturbance rejection
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description This master thesis presents a sensorless speed control drive of Brushless DC motors used in reciprocating compressors. These compressors cause periodic load torque variations on the motor, consequently mechanical vibrations and acoustic noise are presented as well. As a result, a discrete speed controller based on the internal model principle is proposed. This controller aims to track the speed reference and to reduce the periodic torque disturbances caused by the compressor. The proposed controller consists of a rotor position and speed estimator, and a discrete speed controller with variable sampling frequency that depend on the rotor speed. The discrete estimator is based on the zero crossing point detection of the back-electromotive force. This method is optimized by using a Least Squares algorithm. The speed controller consists of two control actions, repetitive and proportional-derivative actions. In order to complement the drive system operation, a new procedure to start a BLDCM with current control is proposed. This technique ensures the maximization of the electromagnetic torque during startup and to avoid demagnetization of the permanent magnet by the stator current. Finally, simulation and experimental results are presented to demonstrate the performance of the techniques adopted, as well as the main advantages, disadvantages and operational limitations of the experimental implementation. In addition, the performance of the load torque rejection is evaluated by comparing the harmonic spectrum of the torques produced by the proposed speed controller and a PI controller.
publishDate 2011
dc.date.issued.fl_str_mv 2011-07-21
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2017-05-19
dc.date.available.fl_str_mv 2017-05-19
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv BARATIERI, Cassio Luciano. Sensorless speed control of brushless DC subjected to periodic load torque. 2011. 151 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2011.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8493
identifier_str_mv BARATIERI, Cassio Luciano. Sensorless speed control of brushless DC subjected to periodic load torque. 2011. 151 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2011.
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8493
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.cnpq.fl_str_mv 300400000007
dc.relation.confidence.fl_str_mv 400
500
300
500
300
dc.relation.authority.fl_str_mv 8aab6aac-f16b-4f23-8761-b8462475f027
b24203dd-4e0b-4937-9625-89d570d5d53e
bea588a7-9aa3-449c-a0b4-6b8d7d513826
a5714cf1-020f-4bef-ba99-f21198dd873d
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSM
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8493/1/BARATIERI%2c%20CASSIO%20LUCIANO.pdf
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8493/2/BARATIERI%2c%20CASSIO%20LUCIANO.pdf.txt
http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/8493/3/BARATIERI%2c%20CASSIO%20LUCIANO.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 360b927a32cb4e135a88b228b598d403
f0cb7b6e0082842c6f278f173764f142
d4d9ea1e0601406954ba6952c84e683b
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1801485168972660736