Controlador múltiplo-ressonante de ganho finito aplicado a fontes ininterruptas de energia

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Bertoldi, Rodrigo
• Orientador(a): Pereira, Luís Fernando Alves
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Controlador ressonante; Fonte de alimentação ininterrupta; Distorção harmônica; Desigualdades matriciais lineares; Controle robusto
• Palavras-chave em Inglês: Finite-gain multiple-resonant controller; Uninterruptible power supplies; Nonlinear loads; Harmonics attenuation; Linear matrix inequality; Robust control
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/195723

Este trabalho apresenta um estudo sobre controladores múltiplo-ressonantes de ganho finito aplicados a fontes ininterruptas de energia (Uninterruptible Power Supplies - UPSs). Primeiramente, as normas que parametrizam esses sistemas e o dimensionamento das cargas de referência utilizadas nos ensaios são analisados. Em especial, será estudado o sinal de corrente característico da carga não-linear de referência, composta por um circuito retificador e um filtro capacitivo, quando alimentada por uma tensão senoidal livre de distúrbios. A expressão analítica da corrente drenada por essas cargas é calculada a fim de determinar a distorção harmônica individual de cada componente harmônica de corrente, através da série exponencial de Fourier. Então, é possível determinar o limite mínimo de atenuação das harmônicas de corrente com base na norma IEC 62040-3 para uma classe de UPSs de diferentes potências. Esse limite possui relação com o valor dos coeficientes de amortecimento presentes na formulação dos controladores múltiplo-ressonantes de ganho finito. Após definição desses parâmetros, a sintonia do controlador é realizada com base numa abordagem por alocação de polos para projetar os ganhos de realimentação usando a equação diofantina. Um conjunto de equações são derivadas comparando o polinômio característico e o polinômio característico desejado do sistema em malha fechada, permitindo projetar diretamente os controladores de forma simples e sistemática. Os coeficientes do primeiro são dependentes dos parâmetros do inversor a ser controlado, dos coeficientes de amortecimento e dos ganhos de realimentação de uma determinada UPS. Os coeficientes do segundo são determinados a priori através de restrições na forma de Desigualdades Matriciais Lineares (Linear Matrix Inequalities - LMIs) para uma UPS de referência. Os limites estabelecidos e a estratégia de sintonia proposta foram validados por meio de resultados de simulação e experimentais em UPSs de 0;8 kVA e 3;5 kVA.