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Type: Dissertação
Title: Multivariable strategy for modeling and control design of voltage-sourced and back-to-back converters
Author: Fernandes, Marcelo de Castro
First Advisor: Almeida, Pedro Machado de
Co-Advisor: Oliveira, Janaína Gonçalves de
Referee Member: Barbosa, Pedro Gomes
Referee Member: Cupertino, Allan Fagner
Resumo: O sistema energético mundial atualmente passa por uma grande transição na qual conversores eletrônicos de potência ganham cada vez mais importância. Nesse contexto, conversores de fonte de tensão assim como sua associação em um conversor BTB, são bastante comuns e têm ganhado relevância. Essa dissertação de mestrado então apresenta a modelagem matemática desses dois conversores em uma estratégia de representação multivariável. Dois sistemas-teste são projetados: um sistema composto de um conversor fonte de tensão conectando a rede CA ao barramento CC, onde uma fonte de corrente CC é utilizada para representar o perfil de potência de uma microrrede CC, e um sistma composto de um conversor BTB que interconecta dois sistemas CA. Para o primeiro sistema duas estratégias de controle multivariável são apresentadas: um regulador linear quadrático (LQR) e de um controlador robusto, baseado na alocação de polos através de desigualdades matriciais lineares. Ambos os controladores são projetados para que o conversor tolere um fluxo de potência bidirecional. Já para o segundo sistema, um único controlador é projetado, também baseado na alocação de polos através de desigualdades matriciais lineares. Neste caso, o controlador é projetado para que o conversor BTB possa lidar com fluxo bidirecional de potência, além de incertezas e distúrbios nos parametros que compõe o sistema AC conectado a um dos terminais do conversor. Ambos os sistemas são implementados em um ambiente de simulação digital e as respostas dinamicas são avaliadas e comparadas.
Abstract: The world’s energy system is currently undergoing a major transition in which power eletronic converters gain more importance. In this context, voltage-sourced converters just like their association on Back-To-Back converters, are rather common and have gained more relevance. This master thesis then presents the mathematical modeling of both converters in a multivariable representation strategy. Two test systems are designed: one system composed of a voltage-sourced conveter connecting an AC grid to a DC bus, in which a DC current source is used to represent the power profile of a DC microgrid, and a system composed of a BTB converter that interconnects two AC systems. For the first system, two multivariable control strategies are presented: a linear quadratic regulator (LQR) and a robust controller which is based on pole placement via linear matrix inequalities. Both controllers are designed so the converter might deal with a bidirectional power flow. For the second test system, one single controller is designed and it is based on pole placement via linear matrix inequalities. In this case, the controller is designed so the BTB converter might deal with bidirectional power flow, while being resilient against uncertainties and disturbances in the parameters that compose the AC system connected to one of the converter’s terminals. Both systems are implemented in a digital simulation environment and their dynamic responses are assessed and compared
Keywords: Conversores fontes de tensão
Modelagem multivariável
Controladores multivariáveis
Voltage-sourced converters
Multivariable modeling
Multivariable controllers
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/di/2022/00096
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14477
Issue Date: 16-Mar-2022
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações)



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