https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16460
Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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luccaribeirofranklin.pdf | PDF/A | 11.26 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
Clase: | Dissertação |
Título : | Supressão de correntes circulantes em conversores multiníveis modulares: comparação entre os controladores direto em coordenadas dq e indireto baseado em energia |
Autor(es): | Franklin, Lucca Ribeiro |
Orientador: | Barbosa, Pedro Gomes |
Miembros Examinadores: | Almeida, Pedro Machado de |
Miembros Examinadores: | Cupertino, Allan Fagner |
Miembros Examinadores: | Almeida, Andrei de Oliveira |
Resumo: | Esta dissertação apresenta um estudo comparativo entre métodos de controle direto, nas coordenadas dq, e indireto, baseado em energia, para compensar correntes circulantes de conversores multiníveis modulares (MMC). Apesar de possuírem uma implementação simples, os controladores de supressão direta apresentam limitações tais como a ausência do controle das tensões dos braços superior e inferior do conversor. Atrelado à questão anterior, a corrente do barramento CC do MMC pode apresentar oscilações mal amortecidas ou instabilidades quando as componentes de segunda ordem das correntes pelos braços são mitigadas através do método direto. Por outro lado, o controlador baseado em energia permite um controle completo da dinâmica interna do conversor, atenuando as oscilações da corrente CC durante os transitórios. O estudo desse tipo de controle também apresenta relevância por possibilitar ampliar o campo de aplicação do MMC. Inicialmente são apresentados os fundamentos do conversor, sua estrutura modular, fluxo de corrente pelo conversor e estratégias de modulação e de equalização das tensões dos capacitores dos diversos submódulos. Em sequência, a modelagem do conversor conectado à rede é realizada. Em posse das equações do modelo, as malhas de controle das correntes da rede e da corrente circulante são delineadas. Dentre os métodos diretos, o controlador de supressão das correntes circulantes no sistema de coordenadas síncrono é empregado. Para o método indireto, o controle baseado em energia no sistema de coordenadas naturais é adotado. A estrutura escolhida, nesse caso, é fundamentada na revisão de literatura realizada. Detalhes quanto ao projeto dos controladores são discutidos para ambos os métodos. Modificações na estrutura do Controle Baseado em Energia (do inglês, Energybased Control) (EBC) também são apresentadas a fim de possibilitar sua aplicação em uma condição de rede desequilibrada. Resultados de simulação digital obtidos com um conversor multinível modular com 50 submódulos por braço do conversor, modelado no programa PSCAD/EMTDC, são usados para validar as análises teóricas e comparar o desempenho das duas técnicas de controle |
Resumen : | This work presents a comparative study between two control methods to compensate the circulating currents in modular multilevel converters (MMC): a direct method, in dq coordinates, and an indirect method, also know as energy based control (EBC). Despite their simple implementation, direct suppression controllers have limitations, such as the absence of control over the upper and lower arm voltages of the converter. Related to this issue, the dynamics of the DC side of the MMC are prone to poorly damped oscillations or stability problems when the second harmonic components of the arm currents are mitigated using the direct method. On the other hand, the energy-based controller allows complete control of the internal dynamics of the converter, attenuating direct current oscillations during transients. The study of this type of control is also relevant for expanding the application field of MMC. Initially, the fundamentals of the converter are presented, including its modular structure, current flow through the converter, and modulation and equalization strategies used to regulate submodule capacitors voltages. Subsequently, the modeling of the converter connected to the grid is performed. With the model equations in hand, the control loops for grid currents and circulating current are outlined. Among the direct methods, the circulating current suppression controller (CCSC) in the synchronous reference frame is employed. For the indirect method, energy-based control in the natural coordinates system is adopted. The chosen structure, in this case, is based on the literature review. Details regarding the design of the controllers are provided for both methods. Modifications to the EBC structure are also presented to enable its application in an unbalanced grid condition. Digital simulation results obtained with a modular multilevel converter with 50 submodules per converter arm, modeled in the PSCAD/EMTDC program, are used to validate the theoretical analyses and compare the performance of the two control techniques. |
Palabras clave : | Conversor multinível modular Controlador de supressão de corrente circulante Controle baseado em energia Modular multilevel converter Circulating current supression controller Energy-based control |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editorial : | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Sigla de la Instituición: | UFJF |
Departamento: | Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
Clase de Acesso: | Acesso Aberto Attribution 3.0 Brazil |
Licenças Creative Commons: | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ |
URI : | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16460 |
Fecha de publicación : | 14-dic-2023 |
Aparece en las colecciones: | Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações) |
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