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Minimização de perdas de um motor de indução acionado porestratégia de controle preditivo de torque e fluxo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Graciola, Clayton Luiz
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Cornelio Procopio
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - Uel/Utpfr
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Motores elétricos de indução
Controle preditivo
Energia elétrica
Electric motors, Induction
Predictive control
Electric power
CNPQ::ENGENHARIAS
Engenharia Elétrica
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38937
Resumo: Induction motors are widely employed in various industrial applications and account for a significant share of global energy consumption. In many of these applications, the motors operate under load conditions below nominal, which directly compromises their energy efficiency. Thus, this work presents an alternative control methodology for three-phase induction motors aimed at improving efficiency during operation, based on predictive control. The study begins with simulations using the mathematical model of the induction motor, evaluating different operating points defined by load torque and speed. The results consist of a comparison of the efficiency gains provided by different control strategies over a wide operating range. The optimization potential of efficiency is evidenced by model-based predictive control strategies, through the optimized selection of the flux reference, both in predictive torque control and in predictive current control. Predictive torque control presents more robust dynamic performance, reaching maximum efficiency without compromising system response. In the next stage, the choice of design parameters and the optimization strategy are defined, and the practical implementation of predictive torque and flux control is carried out on a machine test bench, with the acquisition of experimental results. A loss minimization strategy is developed based on an online search method, capable of continuously optimizing efficiency and maintaining robustness against variations in mechanical load and speed reference. Experimental data demonstrate a potential efficiency gain of up to 39.06% for the induction motor operating under light load conditions
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The results consist of a comparison of the efficiency gains provided by different control strategies over a wide operating range. The optimization potential of efficiency is evidenced by model-based predictive control strategies, through the optimized selection of the flux reference, both in predictive torque control and in predictive current control. Predictive torque control presents more robust dynamic performance, reaching maximum efficiency without compromising system response. In the next stage, the choice of design parameters and the optimization strategy are defined, and the practical implementation of predictive torque and flux control is carried out on a machine test bench, with the acquisition of experimental results. A loss minimization strategy is developed based on an online search method, capable of continuously optimizing efficiency and maintaining robustness against variations in mechanical load and speed reference. Experimental data demonstrate a potential efficiency gain of up to 39.06% for the induction motor operating under light load conditionsFundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do ParanáMotores de indução são amplamente empregados em diversas aplicações industriais e representam uma parcela significativa do consumo global de energia. Em muitas dessas aplicações, os motores operam sob condições de carga inferiores à nominal, o que compromete diretamente sua eficiência energética. Assim, este trabalho apresenta uma metodologia alternativa de controle do motor de indução trifásico para o incremento do rendimento durante a operação dessa máquina, utilizando como base o controle preditivo. Este estudo tem início com simulações baseadas no modelo matemático do motor de indução, avaliando diferentes pontos de operação definidos pelo torque de carga e pela velocidade. Os resultados obtidos consistem em uma comparação dos ganhos de eficiência proporcionados por distintas estratégias de controle ao longo de uma ampla faixa operacional. O potencial de otimização da eficiência é evidenciado pelas estratégias de controle preditivo baseado em modelo, por meio da seleção otimizada da referência de fluxo, tanto no controle preditivo de torque quanto no controle preditivo de corrente. O controle preditivo de torque apresenta desempenho dinâmico mais robusto, alcançando a máxima eficiência sem comprometer a resposta do sistema. Na etapa seguinte, definem-se a escolha dos parâmetros de projeto e a estratégia de otimização, e procede-se à implementação prática do controle preditivo de torque e fluxo em uma bancada de ensaios de máquinas, com a obtenção de resultados experimentais. Desenvolve-se uma estratégia de minimização de perdas baseada em método de busca online, capaz de promover a otimização contínua do rendimento e manter robustez frente a variações na carga mecânica e na referência de velocidade. Os dados experimentais demonstram um potencial de até 39,06% de ganho de rendimento para o motor de indução operando em regime de carga leve.Universidade Tecnológica Federal do ParanáCornelio ProcopioBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - Uel/UtpfrUTFPRGoedtel, Alessandrohttps://orcid.org/0000-0001-7978-6664https://lattes.cnpq.br/1920650157123774Castoldi, Marcelo Favorettohttps://orcid.org/0000-0001-6199-8327https://lattes.cnpq.br/6178029384175205Goedtel, Alessandrohttps://lattes.cnpq.br/1920650157123774Bueno, Atila Madureirahttps://orcid.org/0000-0002-1113-3330http://lattes.cnpq.br/7416585768192991Agulhari, Cristiano Marcoshttps://lattes.cnpq.br/4935395556663775Monteiro, Jose Roberto Boffino de AlmeidaCastoldi, Marcelo Favorettohttps://lattes.cnpq.br/6178029384175205Graciola, Clayton Luiz2025-11-18T20:53:54Z2027-02-172025-11-18T20:53:54Z2025-08-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfGRACIOLA, Clayton Luiz. Minimização de perdas de um motor de indução acionado por estratégia de controle preditivo de torque e fluxo. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica - Uel/Utpfr) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2025.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38937porhttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.eninfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2025-11-19T06:21:30Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/38937Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2025-11-19T06:21:30Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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