Supressão de correntes circulantes em conversores multiníveis modulares: comparação entre os controladores direto em coordenadas dq e indireto baseado em energia

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Franklin, Lucca Ribeiro
• Orientador(a): Barbosa, Pedro Gomes
• Banca de defesa: Almeida, Pedro Machado de , Cupertino, Allan Fagner , Almeida, Andrei de Oliveira
• 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: Conversor multinível modular; Controlador de supressão de corrente circulante; Controle baseado em energia; Modular multilevel converter; Circulating current supression controller; Energy-based control
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16460

Esta dissertação apresenta um estudo comparativo entre métodos de controle direto, nas coordenadas dq, e indireto, baseado em energia, para compensar correntes circulantes de conversores multiníveis modulares (MMC). Apesar de possuírem uma implementação simples, os controladores de supressão direta apresentam limitações tais como a ausência do controle das tensões dos braços superior e inferior do conversor. Atrelado à questão anterior, a corrente do barramento CC do MMC pode apresentar oscilações mal amortecidas ou instabilidades quando as componentes de segunda ordem das correntes pelos braços são mitigadas através do método direto. Por outro lado, o controlador baseado em energia permite um controle completo da dinâmica interna do conversor, atenuando as oscilações da corrente CC durante os transitórios. O estudo desse tipo de controle também apresenta relevância por possibilitar ampliar o campo de aplicação do MMC. Inicialmente são apresentados os fundamentos do conversor, sua estrutura modular, fluxo de corrente pelo conversor e estratégias de modulação e de equalização das tensões dos capacitores dos diversos submódulos. Em sequência, a modelagem do conversor conectado à rede é realizada. Em posse das equações do modelo, as malhas de controle das correntes da rede e da corrente circulante são delineadas. Dentre os métodos diretos, o controlador de supressão das correntes circulantes no sistema de coordenadas síncrono é empregado. Para o método indireto, o controle baseado em energia no sistema de coordenadas naturais é adotado. A estrutura escolhida, nesse caso, é fundamentada na revisão de literatura realizada. Detalhes quanto ao projeto dos controladores são discutidos para ambos os métodos. Modificações na estrutura do Controle Baseado em Energia (do inglês, Energybased Control) (EBC) também são apresentadas a fim de possibilitar sua aplicação em uma condição de rede desequilibrada. Resultados de simulação digital obtidos com um conversor multinível modular com 50 submódulos por braço do conversor, modelado no programa PSCAD/EMTDC, são usados para validar as análises teóricas e comparar o desempenho das duas técnicas de controle