Estudo e desenvolvimento de sistema de acionamento de motor síncrono de ímãs permanentes com a utilização de frenagem regenerativa para utilização em tração elétrica

Abstract

Este documento aborda o estudo e implementação de um sistema de acionamento de um motor síncrono de ímãs permanentes pelo método do controle por campo orientado, bem como métodos de frenagem regenerativa aplicáveis a essa máquina. São apresentadas comparações entre classes de máquinas que justifiquem a demanda pela utilização do PMSM, a utilização do controle vetorial direto juntamente com a modulação Space Vector e a aplicação de dois métodos de frenagem regenerativa: método FOC e método Low-Side PWM. O sistema de acionamento desenvolvido de forma teórica foi implementado em simulações no software PSIM para comprovação de funcionamento e obtenção de características. A utilização do controle vetorial no PMSM se mostra bastante eficaz em relação aos métodos de controle escalar e com a utilização da frenagem regenerativa é possível obter eficiência de até 80% em momentos de desaceleração ou manutenção da velocidade. Após simulações e dimensionamento das características do acionamento, foi desenvolvida uma placa de circuito impresso baseada na utilização de componentes atuais com avançadas características de diagnóstico, comunicação e proteções para utilização em um veículo elétrico em desenvolvimento na Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

This document addresses the study and implementation of a permanent magnet synchronous motor drive system by the field-oriented control method as well as regenerative braking methods applicable to this machine. Comparisons between classes of machines that justify the demand for the use of PMSM, the use of direct vector control together with Space Vector modulation and the application of two regenerative braking methods are presented: FOC method and Low-Side PWM method. The theoretically developed drive system was implemented in simulations in the PSIM software to prove its functioning and obtain characteristics. The use of vector control in PMSM proves to be quite effective in relation to scalar control methods and with the use of regenerative braking it is possible to obtain efficiency of up to 80% in moments of deceleration or speed maintenance. After simulations and dimensioning of the drive characteristics, a printed circuit board was developed based on the use of current components with advanced diagnostic, communication and protection characteristics for use in an electric vehicle under development at the Federal University of Rio Grande do Sul.