Aplicação de técnicas SPWM na segmentação dos polos da máquina síncrona de ímãs permanentes para redução na ondulação do torque

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dc.contributor.advisor1Paula, Geyverson Teixeira de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0140145167826333pt_BR
dc.contributor.referee1Paula, Geyverson Teixeira de
dc.contributor.referee2Alvarenga, Bernardo Pinheiro de
dc.contributor.referee3Silva, Wander Gonçalves da
dc.creatorAndrade Júnior, Khristian Marques de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2970311039352935pt_BR
dc.date.accessioned2021-03-17T11:07:56Z
dc.date.available2021-03-17T11:07:56Z
dc.date.issued2020-08-20
dc.description.abstractIn the present work, six methods are proposed considering the application of PWM techniques in the pole segmentation of permanent magnet synchronous machines in order to reduce the value of the torque ripple. Such methods reduce this ripple by eliminating the back-emf low-order harmonics and reducing the amplitude of the cogging torque. The PWM techniques considered here are the unipolar sinusoidal, bipolar, trapezoidal and sinusoidal with harmonic injection. A finite element analysis of the designed machines, under no load and under load conditions, is carried out in order to validate the presented methods. Method 1 presents the best results when the amplitude modulation index was kept constant and with unit value, guaranteeing a reduction in the cogging torque of 78.54%, however also reducing the electromagnetic torque by 17.87%. The major disadvantage of Methods 2, 5 and 6 is the presence of low order harmonics in their back-emf. The effect of using fractional-pitch winding is evaluated when these methods are considered to surpass the mentioned problem, however it is observed that, contrary to what is desired, the the torque ripple increases, while its average value reduces. Furthermore, the elimination of segments with width of less than 5◦ results, in general, in an increase of the back-emf harmonics and a behavior of the cogging torque without an apparent trivial pattern. Finally, an optimization process is carried out for Methods 1, 5 and 6, as these present the best results, to determine the optimal values of the amplitude and frequency modulation indices that guarantee a reduction in the cogging torque and mitigate the depreciation in the machine torque. In this scenario, Method 6 has the best results, reducing the torque ripple by about 88.02%, and increasing the fundamental density of the air gap flux by 4.55% in relation to that one of the reference machine.eng
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dc.description.resumoNo presente trabalho são propostos seis métodos para a aplicação de técnicas PWM na segmentação dos polos da máquina síncrona de ímãs permanentes com o objetivo de se reduzir o valor das ondulações no torque. Tais métodos reduzem a ondulação no torque por meio da eliminação das harmônicas de baixa ordem da tensão induzida e redução na amplitude do torque de borda. As técnicas PWM consideradas aqui são a senoidal unipolar, bipolar, trapezoidal e senoidal com injeção de harmônicas. Uma análise em elementos finitos das máquinas projetadas, nas condições a vazio e em carga, é realizada para a validação dos métodos apresentados. Constata-se que o Método 1 apresenta os melhores resultados quando o índice de modulação de amplitude foi mantido constante e com valor unitário, garantindo uma redução no torque de borda de 78,54%, todavia também reduzindo o torque eletromagnético em 17,87%. A grande desvantagem dos Métodos 2, 5 e 6 é a presença de harmônicas de baixa ordem em sua tensão induzida. O efeito da utilização de enrolamentos com passo fracionário é avaliado juntamente com esses métodos para contornar o problema mencionado, todavia observa-se que, ao contrário do desejado, as ondulações no torque sofrem elevação, além de seu valor médio ser reduzido. Além disso, constata-se que a eliminação de segmentos com comprimento inferior a 5◦ resulta, em geral, em um aumento das harmônicas da tensão induzida e um comportamento do torque de borda sem um padrão trivial aparente. Finalmente, um processo de otimização é realizado para os Métodos 1, 5 e 6, pois estes apresentam os melhores resultados, para determinação dos valores ótimos dos índices de modulação de amplitude e frequência que garantem uma redução no torque de borda e mitigam a depreciação no torque da máquina. Nesse cenário, o Método 6 possui os melhores resultados, reduzindo as ondulações em cerca de 88,02%, e elevando em 4,55% a fundamental da densidade de fluxo no entreferro com relação ao valor da máquina de referência.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationANDRADE JÚNIOR, K. M. Aplicação de técnicas SPWM na segmentação dos polos da máquina síncrona de ímãs permanentes para redução na ondulação do torque. 2020. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/11148
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RG)pt_BR
dc.publisher.initialsUFGpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC)pt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectMáquina síncrona de ímãs permanentespor
dc.subjectProjeto da máquinapor
dc.subjectSegmentação dos polospor
dc.subjectRedução das ondulações do torquepor
dc.subjectTécnicas PWMpor
dc.subjectPermanent magnet synchronous machineeng
dc.subjectMachine designeng
dc.subjectPole segmentationeng
dc.subjectTorque ripple reductioneng
dc.subjectPWM techniqueseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::CIRCUITOS ELETRICOS, MAGNETICOS E ELETRONICOSpt_BR
dc.titleAplicação de técnicas SPWM na segmentação dos polos da máquina síncrona de ímãs permanentes para redução na ondulação do torquept_BR
dc.title.alternativeSPWM techniques in rotor pole segmentation to reduce permanent magnet synchronous machine torque rippleeng
dc.typeDissertaçãopt_BR

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