Operation of a three-phase induction motor connected to the grid by means of a nine-switch converter with leading power factor

Este trabalho propõe a análise do acionamento de um motor de indução trifásico conectado à rede elétrica por meio de um conversor de nove chaves, equivalente ao conversor back-to-back mas com redução no número de dispositivos semicondutores de doze para nove. Adota-se o controle orientado em campo do rotor para o motor e o controle orientado na tensão para a conexão da rede; desta forma, é possível operar com fator de potência unitário ou adiantado na conexão à rede elétrica ao mesmo tempo em que a velocidade da máquina pode ser controlada. A investigação experimental foi realizada com controle proporcional-integral e preditivo de corrente nas malhas internas de controle. Os resultados obtidos em situações dinâmicas de partida, redução de velocidade, reversão e perturbação de torque, além de situações de regime permanente com e sem torque de carga, indicam que, independente do ponto de operação e da técnica de controle adotada para os laços de controle das correntes, esta topologia de conversor permite a operação com fator de potência unitário ou capacitivo. Dessa forma, há a possibilidade de compensação de reativos sem desvantagens no desempenho dinâmico e de regime das demais variáveis do sistema.This work proposes the analysis of the driving of a three-phase induction motor connected to the grid through a nine-switch converter, equivalent to the back-to-back converter but with a reduction in the number of semiconductor devices from twelve to nine. The rotor field-oriented control for the motor and the voltage-oriented control for the grid connection are adopted; in this way, it is possible to operate with unity or leading power factor at the grid connection point, while the machine speed can be controlled. The experimental investigation was carried out with both proportional-integral and predictive current control in the internal control loops. The results obtained in dynamic situations - starting, speed reduction, reversing, and torque disturbance -, in addition to steady-state situations with and without load torque, indicate that, regardless of the operating point and the control technique adopted for the current control loops, this converter topology allows operation with unity or capacitive power factor. Thus, there is the possibility of reactive power compensation without disadvantages in the dynamic and steady-state performance of the other variables of the system