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Tipo: Dissertação
Título: Controle MPC com amortecimento ativo aplicado a um VSC com filtro LCL conectado à rede
Autor(es): Milani, Anísio Peixoto
Primeiro Orientador: Almeida, Pedro Machado de
Membro da banca: Ferreira, André Augusto
Membro da banca: Oliveira, Janaína Gonçalves de
Membro da banca: Valle, Rodolfo Lacerda
Resumo: A instalação de sistemas de geração distribuída, como a energia fotovoltaica e energia eólica, conectado à rede elétrica está em crescimento e, para sua conexão, são necessários conversores de potência junto a métodos de controles. Atualmente, o uso do controle preditivo está em desenvolvimento, principalmente para aplicações em eletrônica de potência. O controle preditivo baseado em modelo é abordado nessa dissertação devido a sua rápida resposta dinâmica, facilidade de incluir restrições e não linearidades, torna o sistema totalmente desacoplado, considera os casos multivariáveis e apresenta fácil implementação. Dessa forma, o presente trabalho apresenta a aplicação do controle preditivo baseado em modelo a um conversor com filtro LCL conectado à rede. Este controle prevê o comportamento futuro das variáveis de controle e, com essa informação, escolhe o melhor estado de comutação do conversor de acordo com a minimização de uma função custo. No entanto, é necessário elaborar o modelo matemático do sistema, onde foi desenvolvido utilizando o método de espaço de estados e posteriormente discretizado. As equações que descrevem o modelo foram descritas nas coordenadas naturais abc e posteriormente transformadas para as coordenadas estacionárias αβ através da transformada de Clarke. Para amortecer a ressonância intrínseca do filtro LCL, é detalhado o projeto de uma estratégia de amortecimento ativo baseada no resistor virtual, bem como a inclusão dessa restrição na função custo do controle preditivo. Adicionalmente, distúrbios foram inseridos na rede elétrica e técnicas afins de minimizá-los foram propostas. Finalmente, resultados de simulação são utilizados para avaliar o método proposto e mostrar sua eficácia.
Abstract: The installation of distributed generation systems, such as photovoltaic energy and wind energy, connected to an electrical grid is in full growth and, for its connection, power converters are necessary together with control methods. Currently, the use of predictive control is in full development, mainly for applications in power electronics. There are several types of predictive control, however the model predictive control (MPC) is addressed in this dissertation due to its fast dynamic response, ease of including restrictions and nonlinearities, makes the system fully decoupled, considers multivariable cases and presents easy implementation. Thus, the present work presents deal with the MPC applied to a grid-connected converter with LCL filter. The MPC predicts the future behavior of the controlled variables and with this information chooses the best switching state according to a cost function optimization. However, before applying the MPC method it is necessary to develop the mathematical model of the system, where the state space method was used for later discretization. The equations that describe the model were first written in the abc natural coordinates and later transformed to the αβ stationary coordinates using the Clarke transform. In order to avoid the intrinsic resonance of the LCL filter, a design of an active damping strategy based on virtual resistor is detailed, as well as the inclusion of this restriction in the predictive control cost function. In addition, disturbances were inserted into electrical grid and techniques in order to mitigate them were proposed and applied. Finally, simulation results are used to validate the proposed method and to show its effectiveness.
Palavras-chave: Controle preditivo
Amortecimento ativo
Resistor virtual
Filtro LCL
Predictive control
Active damping
Virtual resistor
LCL filter
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11774
Data do documento: 11-Set-2020
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações)



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