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

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Ribeiro, Adeilson da Silva Borges
• Orientador(a): Almeida, Pedro Machado de
• Banca de defesa: Barbosa, Pedro Gomes , Oliveira, Janaína Gonçalves de , Gonzatti, Robson Bauwelz
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Microrrede isolada; Controle de tensão; Controle em espaço de estados; Regulador linear quadrático ótimo discreto; Controlador ressonante digital; Alocação de polos; Conversor fonte de tensão; Islanded microgrid; Voltage control; State-space control; Discrete optimal linear quadratic regulator; Digital resonant controller; Pole-placement; Voltage source converter
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/10016

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.