Representação em Bond Graphs de motores Brushless DC e inverosres de frequência

Abstract

Este trabalho apresenta a construção de um modelo computacional para estudo do comportamento energético de um Motor Brushless e do inversor de frequência utilizado para acioná-lo. Para a construção desses modelos foi utilizada a técnica de representação em Bond Graphs. Essa técnica cria uma representação totalmente gráfica para o modelo, no qual, as equações dinâmicas estão intrínsecas aos elementos. Isso permite uma melhor compreensão de como interagem os componentes de um sistema dinâmico. A técnica de Bond Graphs permite ao usuário uma análise do modelo ainda durante a fase de modelagem, o que evita trabalhos de remodelagem. A representação criada para o motor brushless foi baseada no modelo dinâmico vetorial decomposto no eixo de referência d-q desse motor. Para o inversor de frequência foram estudadas duas propostas de modelagem. A primeira foi construída baseada no circuito equivalente resistivo para este conversor. A segunda proposta utiliza a aplicação de um novo elemento do Bond Graphs para facilitar a representação do inversor. Os dois modelos foram reproduzidos, analisados e melhorados neste trabalho. Por fim, os modelos obtidos foram simulados e analisados para verificar se apresentavam o comportamento teórico esperado. Os modelos também foram submetidos a uma análise energética, provando serem boas ferramentas para fins de estudo do consumo de energia.<br>

Abstract : This work presents the development of a computational model for study of the energetic behavior of a brushless motor and a frequency inverter used to drive it. For the construction of these models, the technique of representation by Bond Graphs was used. This technique creates a fully graphical representation for the model, where the dynamic equations are intrinsic to the elements. This allows a better understanding of how the components of the system interact with each other. The Bond Graphs allow the user to run an analysis of the model during the modeling phase, which prevents remodeling work. The representation created for the brushless motor is based on vector dynamic model decomposed in d-q reference frame of this motor. Were studied two proposals for modeling the Inverter. The first one was built based on the resistive equivalent circuit for this converter. The second proposal uses the application of a new element of Bond Graphs to facilitate the representation of the inverter. These two models were reproduced, analyzed and improved in this work. Finally, the developed models were simulated and analyzed to verify that they presented the expected theoretical behavior for these equipment. The models were also submitted to an energy analysis, proving that they are good tools for studying the energy consumption.