Diagnóstico e Análise de Avarias nos Enrolamentos Estatóricos de Um PMSM Hexafásico com Controlo Preditivo

Abstract

A presente Dissertação teve como principal objetivo propor quatro métodos de diagnóstico de avarias de curtos-circuitos entre espiras nos enrolamentos estatóricos de motores síncronos de ímanes permanentes (PMSMs) de seis fases, funcionando como motor e gerador, quando estes são alimentados por conversores de frequência com uma estratégia de controlo preditivo de corrente. Estes métodos são aqui desenvolvidos e validados por simulação computacional e experimentalmente, sendo comparados entre si em termos de sensibilidade na deteção das referidas avarias.O Capítulo 1 faz uma descrição no âmbito do desenvolvimento contextual desta Dissertação através de um enquadramento e motivação da temática aqui apresentada bem como dos objetivos que se pretenderam alcançar com a realização desta Dissertação. Na secção final deste capítulo é ainda feita uma breve descrição dos fundamentos sobre PMSMs de seis fases.O Capítulo 2 descreve o estado da arte sobre os métodos de diagnóstico de avarias em PMSMs de seis fases. As descrições neste capítulo incluem ainda o modelo matemático dos PMSMs de seis fases.O Capítulo 3 debruça-se de forma mais detalhada sobre os métodos de diagnóstico propostos para análise dos resultados de simulação e experimentais. O Capítulo 4 apresenta os resultados de simulação obtidos com um modelo de simulação computacional baseado em elementos finitos, capaz de simular o comportamento do PMSM de seis fases controlado com uma estratégia de controlo preditivo de corrente, a fim de avaliar os métodos de diagnóstico analisados. O Capítulo 5 apresenta os resultados experimentais obtidos a diferentes regimes de carga e velocidades de funcionamento do PMSM de seis fases com diferentes números de espiras em curto-circuito nos enrolamentos estatóricos. Este capítulo tem como objetivo validar através de resultados experimentais, os métodos propostos nesta Dissertação.O Capítulo 6 apresenta as principais conclusões do trabalho, propondo ainda um novo método de diagnóstico de curtos-circuitos entre espiras para trabalho futuro.

The main objective of this dissertation was to propose four methods for diagnosing short-circuits failures between turns in stator windings of six-phase permanent magnet synchronous motors (PMSMs), working as motor and generator when they are powered by frequency converters with a predictive current control strategy. These methods are here developed and validated by computer simulation and experimentally, being compared to each other in terms of sensitivity in detecting said failures.Chapter 1 provides a description within the context of the contextual development of this Dissertation through a framework and motivation of the theme presented here as well as the objectives that were intended to be achieved with the realization of this Dissertation. In the final section of this chapter, there is also a brief description of the fundamentals of six-phase PMSMs.Chapter 2 describes the state of the art on troubleshooting methods for six-phase PMSMs. The descriptions in this chapter also include the mathematical model of the six-phase PMSMs.Chapter 3 takes a more detailed look at the diagnostic methods proposed for analyzing simulation and experimental results.Chapter 4 presents the simulation results obtained with a computational simulation model based on finite elements, capable of simulating the behaviour of the six-phase PMSM controlled with a predictive current control strategy, in order to evaluate the analyzed diagnostic methods.Chapter 5 presents the experimental results obtained at different load regimes and operating speeds of the six-phase PMSM with different numbers of short-circuited turns in the stator windings. This chapter aims to validate, through experimental results, the methods proposed in this Dissertation.Chapter 6 presents the main conclusions of the work, also proposing a new method for diagnosing short circuits between turns for future work.