Acionamento de um motor BLDC com modulação PWM trapezoidal

Abstract

The electrical drive systems play an essential role in various applications, such as optimizing energy consumption in compressors, precise motion control in automated factories, and the generation of electrical power in wind energy systems. In this context, brushless permanent magnet motors offer a configuration that eliminates the need for a mechanical commutator, leading to significant improvements in drive dynamics. As a result, the electronic drive of these motors becomes viable compared to other types, with successful cases in high-power motors. To develop a drive system for an electronically commutated motor, the necessary circuits were designed, and conventional and unipolar PWM drive codes were implemented on a microcontroller. Additionally, equations were formulated based on the operating sectors of electronically commutated motors to describe their waveforms. These equations were developed with some simplifications for a more accessible representation. Within the overall goal of the work, theoretical equations are used to compare theoretical waveforms with actual waveforms generated during motor operation. The analysis of the results demonstrates that the waveforms correspond to theory, even with the simplifications made in the calculations.

Os sistemas elétricos de acionamento desempenham um papel essencial em diversas aplicações, como na otimização do consumo de energia em compressores, no controle preciso de movimento em fábricas automatizadas e a geração de energia elétrica em sistemas eólicos. Nesse contexto, os motores de ímãs permanentes sem escova apresentam uma configuração que elimina a exigência de um comutador mecânico, proporcionando melhorias significativas na dinâmica de acionamento. Assim, o acionamento eletrônico desses motores se torna viável em comparação com outros tipos, com casos bem-sucedidos em motores de grande potência. Nesse sentido, visando desenvolver um sistema de acionamento para um motor eletronicamente comutado, foram projetados os circuitos necessários e implementados os códigos de acionamento convencional e com PWM unipolar em um microcontrolador. Além disso, foram elaboradas equações com base nos setores de operação dos motores eletronicamente comutados, a fim de descrever suas formas de ondas. Essas equações foram desenvolvidas considerando algumas simplificações, visando uma representação mais acessível. No âmbito do objetivo geral do trabalho, as equações teóricas são empregadas para a comparação entre as formas de ondas teóricas e as formas de ondas reais geradas durante o acionamento do motor e a análise dos resultados demonstra que as formas de ondas correspondem à teoria, mesmo com as simplificações realizadas nos cálculos.