Processamento de energia de máquinas síncronas de ímãs permanentes usando frenagem regenerativa

Ribas, Gabriel Henrique Rosset

Processamento de energia de máquinas síncronas de ímãs permanentes usando frenagem regenerativa

Arquivos

Gabriel Henrique Rosset Ribas.pdf (1.95 MB)

Autores

Ribas, Gabriel Henrique Rosset

Orientadores

Baratieri, Cássio Luciano

Data

2023

Resumo

Este trabalho apresenta um método de acionamento e controle do fluxo de potência de uma máquina de ímãs permanentes com frenagem regenerativa de um motor Brushless DC. Para contextualizar o tema proposto, foi realizada uma revisão de literatura sobre os conversores CC-CC e o funcionamento e características da máquina elétrica utilizada, bem como seu princípio de acionamento e diferentes métodos de aplicar a frenagem regenerativa. Após proceder a inverstigação, definiu-se adotar o conversor Buck/Boost Bidirecional, o métodos de acionamento six-step utilizando sensores de efeito hall e os métodos de frenagem elétrica single-swtich, two-switch, three-switch e plugging. Para realizar o trabalho, a validação computacional foi conduzida utilizando o software PSIM® e avaliou-se tanto o conversor escolhido qunto os métodos de frenagem elétrica. Além disso, testes experimentais foram realizados em bancada para verificar a operação elementar do BLDCM, sendo acionado um motor de 350W por um microcontrolador de baixo custo, ESP32 e um inversor FSBB30CH60C. A partir dos resultados computacionais, verificou-se que o conversor CC-CC atua corretamente para fornecer e receber energia do sistema independente do método de frenagem utilizado e que para método de frenagem, o torque de frenagem varia, bem como sua energia regenerada. Por fim, os resultados experimentais evidenciaram que o ESP32 pode ser adotado plenamente no acionamento do motor Brushless DC.

Abstract/Resumen

This work presents a method for triggering and controlling the power flow of a permanent magnet machine with regenerative braking in a Brushless DC motor. To contextualize the proposed theme, a literature review was conducted on DC-DC converters and the operation and characteristics of the electric machine used, as well as its drive principle and different methods of applying regenerative braking. After the investigation, it was decided to adopt the Bidirectional Buck/Boost converter, the six-step drive method using Hall effect sensors, and the electrical braking methods of single-switch, two-switch, three-switch, and plugging. To conduct the work, computational validation was carried out using the PSIM® software, evaluating both the chosen converter and the electrical braking methods. In addition, experimental tests were conducted on a bench to verify the basic operation of the BLDCM, with a 350W motor being driven by a low-cost microcontroller, ESP32, and an inverter FSBB30CH60C. From the computational results, it was found that the DC-DC converter operates correctly to supply and receive energy from the system regardless of the braking method used, and for each braking method, the braking torque varies, as well as the regenerated energy. Finally, the experimental results showed that the ESP32 can be fully adopted in the drive of the Brushless DC motor.