Controle ótimo digital em espaço de estados aplicado a conversores formadores de rede

Autor: Ribeiro, Adeilson da Silva Borges
Přispěvatelé: Almeida, Pedro Machado de, Barbosa, Pedro Gomes, Oliveira, Janaína Gonçalves de, Gonzatti, Robson Bauwelz
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFJF
Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
instacron:UFJF
Popis: A presente dissertação apresenta uma abordagem de controle ótimo para controlar a tensão de saída de uma microrrede isolada. Essa microrrede é alimentada através de um conversor fonte de tensão de dois níveis com filtro de saída LC. O principal objetivo dessa microrrede isolada é alimentar as cargas locais independente da sua natureza, lineares, não-lineares, balanceadas ou não. Neste contexto, esta dissertação mostra a modelagem matemática do sistema, feita no sistema de coordenadas estacionário (αβ0) em equações do espaço de estados. Para o disparo dos dispositivos semicondutores é utilizada a técnica modulação por vetor espacial (do inglês, space vector modulation) (SVM). Jápara o controle da tensão no Ponto de Acoplamento Comum (do inglês, point of common coupling) (PCC) são usados módulos de controladores ressonantes digitais, cuja modelagem matemática também é realizada no espaço de estados. Desse modo, para calcular os ganhos de realimentação, utilizou-se o método regulador linear quadrático digital (do inglês, digital linear quadratic regulator) (DLQR). Este permite alocar os polos de malha fechada do sistema de forma sistemática e ótima. Dessa forma, a escolha das matrizes Q e R irádeterminar a dinâmica do sistema, tanto como o esforço exercido pelo controlador. Essas matrizes ponderam a influência das variáveis de estado e das variáveis de controle, respectivamente. E as mesmas são determinadas através de análises feitas no domínio da frequência utilizando técnicas como Diagrama de Bode e de Nyquist. Jáa implementação do sistema de controle é feita usando o processador digital de sinal (do inglês, digital signal processor) (DSP) de ponto flutuante TMS320F28335. Além disso, um protótipo em pequena escala foi desenvolvido em laboratório para avaliar a eficácia do controle proposto. Resultados experimentais foram obtidos para validar o funcionamento da estratégia proposta. This dissertation presents an optimal control approach to regulate the output vol-tage of an islanded microgrid. This microgrid is fed through a two level voltage source converter with an output LC filter. The main goal of the islanded microgrid is to feed local loads, irrespective their nature, linear, non-linear, balanced or not. In this context, this dissertation presents the system mathematical modelling, performed in the stationary reference frame (αβ0), in state space equations. The converter is con-trolled in voltage mode and pulse width modulation pattern is done using space vector modulation strategy. For the voltage control in the Point of Common Coupling (PCC) multiple digital resonant controller modules in state space are designed. In this way, the digital linear quadratic regulator technique is used to calculate the feedback gains. This method allows to place the closed-loop poles systematically and optimally. The choice of matrices Q and R determine the system dynamics and control effort. These aforementioned matrices ponders the influence of the state variables and the control va-riables, respectively. They are chosen based on the frequency domain analysis, through Bode and Nyquist diagrams. The control implementation is done using the floating pointing digital signal processor TMS320F28335. Moreover, a small scale prototype was developed in laboratory to evaluate the effectiveness of proposed control. So, the experimental results were obtained to illustrate and to validate the operation of the proposed strategy.
Databáze: OpenAIRE
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