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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/60073| Tipo: | Tese |
| Título: | Controle Robusto Aplicado à Conversores DC-DC Multiportas Isolados para Sistemas de Suprimento de Energia |
| Autor(es): | Rios, Clauson Sales do Nascimento |
| Orientador: | Gonzalez, Fabrício Nogueira |
| Coorientador: | Torrico, Bismark Claure |
| Palavras-chave: | Controle robusto;Inequações matriciais lineares;Conversores DC-DC Multiportas;D-Estabilidade;Incertezas paramétricas;Hardware in loop |
| Data do documento: | 2021 |
| Citação: | RIOS, Clauson Sales do Nascimento. Controle robusto aplicado à conversores DC-DC multiportas isolados para sistemas de suprimento de energia. 2021. 227f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Fortaleza, 2021. |
| Resumo: | O aumento da penetração das energias fotovoltaica e eólica em sistemas com diferentes aplicações e com cargas críticas, como em aplicações médicas, sistemas de controle industrial e telecomunicações têm demandado continuidade e confiabilidade de serviço. Recentemente, arquiteturas de sistemas baseados em conversores DC-DC, especificamente os conversores multiportas, estão sendo amplamente usadas em sistemas fotovoltaicos, eólicos, híbridos, satélites e em robótica. As estratégias de controle e gerenciamento de potência para estes conversores geralmente operam de forma multi-modo com múltiplos laços devido aos diferentes modos de operação, tornando o projeto de controladores uma tarefa bastante desafiadora do ponto de vista de controle, pois apresentam relação dinâmica não-linear e um acoplamento significativo entre múltiplas entradas e a saída. Além disso, o sistema está sujeito a variações de condição operacional das fontes de energia que podem possuir intermitência em seu fornecimento. Este trabalho propõe, então, o estudo e a implementação de estratégias de controle robusto por realimentação de estados, via Inequações Matriciais Lineares (LMIs), para aplicação em um conversor DC-DC de três-portas isolado utilizado em sistemas híbridos de energia. Inicialmente o conversor é representado por meio de um modelo de espaço de estados que considera distúrbios nas portas de entrada fotovoltaica e bidirecional (bateria). O sistema é então linearizado em torno de um ponto operacional médio, de forma que técnicas de controle robustas possam ser aplicadas, permitindo ainda que as características naturais dos sistemas de eletrônica de potência possam ser tratadas de forma explícita no modelo da planta, considerando-as como incertezas estruturadas nos parâmetros do modelo. Para garantir robustez, estabilização e rastreamento de tensão, uma abordagem H∞ com restrições de alocação de polos e com base em LMIs é formulada e resolvida. Finalmente, o desempenho do controlador proposto é verificado por meio de experimentos de Hardware-in-the-loop (HIL) e comparado com uma estratégia de controle descentralizadao qual irão confirmar o desempenho da abordagem proposta. |
| Abstract: | The increasing demand for photovoltaic and wind energy in systems with different applications and with critical loads, as in medical applications, industrial control systems and telecommunications have demanded continuity and reliability of service. Recently, system architectures based on DC-DC converters, specifically multi-port converter, are being widely used in photovoltaic, wind, hybrid, satellite and robotic systems. The control and power management strategies for these converters generally operate in a multi-mode with multiple loops due to the different modes of operation, making controller design a very challenging task from a control point of view, since they have a non-linear dynamic relationship and a significant coupling between multiple inputs and output. Besides that, the system is subject to variations in the operational condition of the power sources that may have intermittent supply. This work proposes, then, the study and the implementation of strategies of robust control, via Linear Matrix Inequalities (LMIs), for application in a DC-DC three-port isolated converter used in hybrid energy systems. First, the converter is represented by a state space model that considers disturbances in the photovoltaic and bidirectional (battery) input ports. The system is linearized around an average operational point, so that robust control techniques can be applied, allowing the natural characteristics of power electronics systems to be treated explicitly in the plant model, considering them as structured uncertainties in the model parameters. To ensure robustness, stabilization and voltage tracking, a H∞ approach with pole allocation restrictions and based on LMIs constraints is formulated and resolved. Finally, the performance of the proposed controller is verified using HIL experiments and compared with a decentralized control strategy,which will confirm the performance of the proposed approach. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/60073 |
| Aparece nas coleções: | DEEL - Teses defendidas na UFC |
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