Controle MTPA de máquinas de relutância chaveada com modelagem no referencial dq0 e proposta do referencial dqe baseado em autovetores

dc.contributor.advisor1Paula, Geyverson Teixeira de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0140145167826333
dc.contributor.referee1Paula, Geyverson Teixeira de
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0140145167826333
dc.contributor.referee2Barros, Tárcio André dos Santos
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1756549458816577
dc.contributor.referee3Monteiro, José Roberto Boffino de Almeida
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2532775927158810
dc.contributor.referee4Vieira, Rodrigo Padilha
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/7274686165301866
dc.contributor.referee5Alvarenga, Bernardo Pinheiro de
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/9850449311607643
dc.creatorAndrade Júnior, Khristian Marques de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2970311039352935
dc.date.accessioned2026-05-19T19:12:09Z
dc.date.available2026-05-19T19:12:09Z
dc.date.issued2026-03-31
dc.description.abstractSwitched reluctance machines present attractive features for electric traction applications when compared to permanent magnet-based machines, particularly due to their simple construction, reduced dependence on rare-earth materials, and high fault tolerance. However, the strong angular dependence of phase inductances leads to significant torque ripple, posing challenges to the application of vector control strategies. Within the maximum torque per ampere (MTPA) control framework, the use of the dq0 reference frame results in approximate solutions, since the explicit angular dependence of inductances preserves magnetic coupling in this coordinate system, making the exact formulation computationally demanding for real-time implementation. Consequently, state-of-the-art techniques based on this reference frame rely on structural simplifications of the electromagnetic model. This thesis proposes two MTPA control methods based on the dq0 reference frame and a novel coordinate system, denoted as the dqe reference frame, obtained from the eigenvalues of the inductance derivative matrix. In this new reference frame, the structure of the optimization problem is reformulated in order to simplify the determination of optimal current references, enabling an analytical solution and reducing the computational burden associated with its implementation. A compensation strategy associated with the non-instantaneous current decay of phases during turn-off is also proposed, aiming to mitigate the production of negative torque by these phases. Experimental validation was carried out on a laboratory test bench under different operating conditions, comparing the proposed methods with classical drive strategies, including firing angle optimization, torque sharing functions, and vector control based on the non-sinusoidal dq transformation (dqx). The results show a reduction of up to 35% in the torque ripple factor and an increase of up to 46.3% in torque per ampere compared to reference methods, indicating viability for embedded implementation.eng
dc.description.resumoAs máquinas de relutância variável apresentam características atrativas para aplicações de tração elétrica quando comparadas às máquinas baseadas em ímãs permanentes, destacando-se pela simplicidade construtiva, menor dependência de materiais de terras raras e elevada robustez a faltas. Entretanto, a forte dependência angular das indutâncias resulta em elevadas ondulações de torque, o que impõe desafios à aplicação de estratégias de controle vetorial. No contexto do controle por máximo torque por ampère (MTPA), a utilização do referencial dq0 conduz a soluções aproximadas, uma vez que a dependência angular explícita das indutâncias mantém o acoplamento magnético nesse referencial, tornando a formulação exata computacionalmente onerosa para implementação em tempo real. Dessa forma, as técnicas do estado da arte baseadas nesse referencial recorrem a simplificações estruturais do modelo. Esta tese propõe dois métodos de controle MTPA baseados no referencial dq0 e um novo espaço de coordenadas, denominado referencial dqe, obtido a partir dos autovalores da matriz de derivadas das indutâncias. Nesse novo referencial, a estrutura do problema de otimização é reformulada de modo a simplificar a determinação das correntes ótimas, permitindo a obtenção de uma solução analítica e a redução do custo computacional associado à sua implementação. Também foi proposto um método de compensação associado ao decaimento não instantâneo da corrente da fase em desligamento, com o objetivo de mitigar a produção de torque negativo por essa fase. A validação experimental foi realizada em bancada sob diferentes condições de operação, comparando-se os métodos propostos com técnicas clássicas de acionamento, como controle por otimização de ângulo de disparo, funções de compartilhamento de torque e controle vetorial baseado na transformação dq não senoidal (dqx). Os resultados evidenciam uma redução de até 35% no fator de ondulação de torque e um aumento de até 46,3% no torque por ampère em comparação com os métodos de referência, indicando viabilidade para implementação em sistemas embarcados.
dc.description.sponsorshipOutro
dc.identifier.citationANDRADE JUNIOR, K. M. Controle MTPA de máquinas de relutância chaveada com modelagem no referencial dq0 e proposta do referencial dqe baseado em autovetores. 2026. 159 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/15393
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC)
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectMáquina de relutância variávelpor
dc.subjectOndulações de torquepor
dc.subjectMáximo torque por ampèrepor
dc.subjectTransformação de eixospor
dc.subjectDerivada das indutânciaspor
dc.subjectSwitched reluctance machineeng
dc.subjectTorque rippleeng
dc.subjectMaximum torque per ampereeng
dc.subjectCoordinate transformationeng
dc.subjectInductance derivativeseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
dc.titleControle MTPA de máquinas de relutância chaveada com modelagem no referencial dq0 e proposta do referencial dqe baseado em autovetores
dc.title.alternativeMTPA control of switched reluctance machines with dq0 reference frame modeling and a proposed eigenvector-based dqe reference frameeng
dc.typeTese

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