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Título: Modelagem e controle do conversor CC-CC Buck-Boost usando técnicas paramétricas de identificação
Título em inglês: Modeling and control of The DC-DC Buck-Boost converter using parametric identification techniques
Autor(es): Bezerra, Gabriel Ribeiro
Orientador(es): Bascopé, René Pastor Torrico
Coorientador(es): Reis, Laurinda Lúcia Nogueira dos
Palavras-chave: Engenharia elétrica
Modelos lineares
Data do documento: 16-Abr-2015
Citação: BEZERRA, G. R. (2015)
Resumo: Este trabalho apresenta procedimentos para a modelagem de um conversor Buck-Boost com base em técnicas de identificação paramétricas offline com emprego de modelos matemáticos tipo caixa preta e caixa cinza. Para a identificação da função de transferência que relaciona a tensão de saída e a razão cíclica, é empregado o modelo não linear de Hammerstein, estrutura particularmente interessante para aplicação em identificação de conversores CC-CC por incorporar a característica estática não linear da planta de forma dissociada ao seu comportamento dinâmico. A identificação da função de transferência citada é feita a partir de dados de entrada e saída do sistema, medidos em simulação. Para determinação dos parâmetros da função de transferência que relaciona a tensão de saída e a razão cíclica, é utilizado um algoritmo de mínimos quadrados não recursivo com restrições. Quanto à identificação da função de transferência que relaciona a corrente no indutor e a razão cíclica, é empregado um modelo caixa preta linear de primeira ordem, sendo os parâmetros de tal modelo determinados a partir da resposta em frequência do sistema. Visando mostrar a utilidade dos modelos paramétricos, é realizado um projeto de controle com base nas expressões identificadas. O sistema de controle adotado é a versão digital de um compensador tipo 3 para a malha de tensão e de um compensador tipo 2 para a malha de corrente, que operam de forma alternada segundo a lógica ou. Os resultados de identificação do sistema apresentam uma excelente concordância entre os modelos paramétricos obtidos e o comportamento do conversor, mostrando a confiabilidade das técnicas de identificação empregadas nesse trabalho. Adicionalmente, o sistema de controle projetado a partir das funções de transferência estimadas apresentou bom desempenho, garantindo estabilidade e rápida rejeição a distúrbios, reforçando a validade dos métodos de identificação paramétrica aplicados ao conversor Buck-Boost
Abstract: This work presents procedures for modeling a Buck-Boost converter based on offline parametric identification techniques, with employment of black box and gray box models. For the identification of the control-to-output-voltage transfer function, the nonlinear Hammerstein model is employed, a particularly interesting structure to identify DC-DC converters for its ability to incorporate nonlinear static characteristic aside from the dynamic behavior of the plant. The identification of the mentioned transfer function is achieved from input and output data, obtained in simulations. In order to identify transfer function parameters, a restricted least squares algorithm is used. As for the identification of the control-to-inductor-current transfer function, a linear black box first order model is considered, with its parameters being determined from system’s frequency response. In order to show the model’s utility, a control system is designed based on the identified expressions. The control system employed is the digital version of type 3 compensator for the voltage loop and type 2 compensator for the current loop, both operating under or logics. The identification results of the system presented excellent agreement between the obtained parametric models and the converter’s behavior, showing the reliability of the identification techniques employed in this work. Furthermore, the control system designed from the identified transfer functions presented good performance, providing stability and quick disturbance rejection, bolstering the validity of parametric identification methods applied to the Buck-Boost converter
Descrição: BEZERRA, G. R. Modelagem e controle do conversor CC-CC Buck-Boost usando técnicas paramétricas de identificação. 2015. 130 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/13042
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