Controle multivariável aplicado ao conversor back-to-back

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo do conversor back-to-back (BTB) na perspectiva multivariável. Sistemas multivariáveis possuem algumas características particulares e, portanto, diferentes de plantas com única entrada e única saída (do inglês, single-input- single-output) (SISO). Logo, antes de estudar o BTB como um sistema de múltiplas entradas e múltiplas saídas (do inglês, multiple-inputs multiple-outputs) (MIMO), o trabalho revisita os principais conceitos de sistemas MIMO e apresenta diretrizes para analisar e controlar sistemas eletrônicos de potência multivariáveis. A principal diferença entre a análise de sistemas SISO e MIMO é a presença de direções. Sistemas MIMO lidam com vetores e, por este motivo, o ganho saída/entrada além de depender da frequência é afetado pela direção do vetor de entrada. Neste sentido, o conceito de valor singular máximo e mínimo são abordados como parte fundamental na análise e controle de plantas multivariáveis. Com a decomposição de valores singulares encontra-se as direções nas quais um sistema não-quadrado não pode ser controlado. A partir de outros conceitos, é possível definir, em plantas que possuem mais saídas que entradas, quais variáveis de saída não podem ser controladas. Neste trabalho é adotado o controle centralizado uma vez que é possível otimizar todo o sistema de controle, o que não é factível na estratégia descentralizada. Neste contexto, o regulador linear quadrático (do inglês, linear quadratic regulator) (LQR) se torna uma alternativa interessante devido às suas propriedades de robustez, desempenho e fácil implementação. O BTB é estudado em duas diferentes aplicações: i) conectado a duas redes elétricas de corrente alternada (CA) e ii) alimentando cargas isoladas. Para cada topologia um modelo detalhado em espaço de estados é desenvolvido e suas principais características analisadas através de ferramentas MIMO. Um projeto sistemático é proposto para direcionar a escolha das matrizes de pesos do LQR utilizado para projetar a lei de controle de ambas estruturas. O critério é baseado na análise da resposta em frequência dos valores singulares das matrizes de sensibilidade, de sensibilidade complementar, de sensibilidade a distúrbios e na minimização de suas normas infinitas. Resultados experimentais são apresentados para validar a abordagem teórica e verificar a eficácia do controle proposto.

Desenvolvimento de um controlador baseado em realimentação de estados utilizando estimadores de ordem reduzida para geração distribuída

“…Para isso, um conjunto de controladores PRs podem ser utilizados. Embora este método facilite a conexão paralela de vários módulos ressonantes, toda vez que um compensador ressonante é incluído, as margens de fase e de ganho do controle devem ser verificadas e, às vezes, todo o sistema precisa ser reprojetado (Souza, 2021).…”