Aplicação de FCS-MPC em um filtro ativo híbrido para compensação harmônica e reativa com cálculo das referências baseado no modelo do sistema

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: FOSTER, João Gabriel Luppi
• Orientador(a): GONZATTI, Robson Bauwelz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica
• Departamento: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Controle preditivo baseado em modelo (MPC); Conversores multiníveis; Filtro ativo híbrido (FAH)
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4195

A aplicação da técnica de controle preditivo baseado em modelo com conjunto de controle finito (FCS-MPC) no controle de dispositivos de eletrônica de potência tem sido amplamente estudada nas últimas décadas, principalmente por ser uma técnica de controle não-linear e com resposta dinâmica rápida, dois fatores muito benéficos no controle desta classe de dispositivos. Este trabalho apresenta a aplicação do FCS-MPC para a compensação de reativo e de harmônicos por meio de um filtro ativo híbrido. A utilização desta técnica de controle já se mostrou efetiva no controle deste equipamento. Em trabalhos anteriores, a compensação de harmônicos é realizada por meio de um controlador proporcional ressonante, com parcelas ressonantes sintonizadas para cada frequência que se deseja compensar. Esta técnica, apesar de efetiva, requer um grande tempo de processamento e adiciona a necessidade de sintonizar o ganho de diversos controladores. Outra questão, também já relatada na literatura, é a forte dependência do FCS-MPC em relação aos parâmetros do modelo do sistema. Desvios de parâmetros em relação ao modelo podem causar erros nas obtenções das referências de controle, aumento da taxa de distorção harmônica e erros em regime permanente. Com o intuito de reduzir o tempo de processamento e evitar a necessidade de sintonização de diversos ganhos com a utilização do controlador proporcional ressonante, neste trabalho é proposto um método de obtenção das referências de controle através somente do modelo do sistema no tempo. Uma comparação entre técnicas de estimação de parâmetros encontradas na literatura é apresentada, de forma a verificar seu funcionamento em relação a resposta dinâmica, comportamento em regime permanente e custo computacional. Os resultados de simulação e práticos demonstram a capacidade da técnica desenvolvida de realizar a compensação de reativo e de harmônicos com rápida resposta dinâmica, atingindo o regime permanente em menos de 30 para uma variação de carga de 75% da potência nominal do equipamento. Além disso, o método proposto é capaz de reduzir o custo computacional da aplicação em 30% em relação à aplicação de FCS-MPC com controladores ressonantes em cascata.