dc.creator | Silva, Guilherme Sebastião da | |
dc.date.accessioned | 2018-10-24T18:25:21Z | |
dc.date.available | 2018-10-24T18:25:21Z | |
dc.date.issued | 2017-10-05 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14660 | |
dc.description.abstract | This doctoral thesis presents contributions to the study and development of distributed
control systems applied to the Modular Multilevel Converter (MMC) operating
with a high number of submodules (SMs), which is the most promising multilevel
converter topology, especially in high voltage and high power applications. Initially,
operating principle, main concepts and a power flow analysis are presented in order to
justify the proposal. Based on the MMC power flow analysis, a control system is proposed
to ensure the power balance between the dc voltage bus and the ac power grid,
the power processing distribution between the arms and the individual capacitor voltage
control, with the control of N–1 capacitor voltages. One of the main MMC implementation
challenges is to ensure the suitable control of SM floating capacitors with an
easily scalable control system with reduced communication complexity. Thus, a distributed
control structure using sliding mode observer approach is proposed to reduce
the data flowing among through between the SMs needed to implement the MMC control
system. With this concept, the sliding-mode observer approach consists of: (i) an
equivalent capacitor voltage observer in the continuous-time domain, which are discretized
for processor implementation; and (ii) an equivalent capacitor voltage observer in
the discrete-time domain. Regarding the equivalent observers, the design methodology
for continuous-time and the results for the discretized observer are presented. The design
methodology of the discrete-time equivalent capacitor voltage observer is shown in
discrete-time to guarantee the steady-state and the transient performances and the results
for the discrete observer are presented. The Lyapunov stability analysis is presented
for each observer. Finally, it is worth to emphasize that simulation and experimental
results are presented considering the observer and the control performances under
different operating conditions. | eng |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Conversor multinível modular | por |
dc.subject | Observadores por modos deslizantes | por |
dc.subject | Sistemas de controle distribuídos | por |
dc.subject | Distributed control systems | eng |
dc.subject | Modular multilevel converter | eng |
dc.subject | Sliding-mode observers | eng |
dc.title | Conversores multiníveis modulares: contribuições ao estudo e ao desenvolvimento de sistemas de controle distribuídos | por |
dc.title.alternative | Modular multilevel converter: contribuitons to study and development of distributed control systems | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Esta Tese de Doutorado apresenta contribuições ao estudo e ao desenvolvimento
de sistemas de controle distribuídos aplicados ao Conversor Multinível Modular (MMC)
operando com elevado número de submódulos (SMs), que é uma das topologias mais
promissoras de conversores multiníveis, principalmente em aplicações em alta tensão e
alta potência. Inicialmente, são apresentados o princípio de funcionamento, os principais
conceitos e uma análise do fluxo de potência do conversor. Com base na análise do fluxo
de potência, é proposto um sistema de controle para garantir o balanço de potência entre
o barramento CC e a rede elétrica CA, a distribuição de potência entre os polos e o ajuste
individual das tensões dos capacitores, sendo controladas as N–1 tensões dos capacitores.
Um dos principais desafios do uso do MMC é a forma de implementação dos sistemas
de controle, modulação e comunicação. Sugere-se que o funcionamento adequado do
MMC seja obtido através de sistemas de controle, modulação e comunicação facilmente
expansíveis. Assim, é proposta uma estrutura de controle distribuído que possibilita a
redução do fluxo de informações necessárias entre os SMs para implementar o sistema de
controle do MMC fazendo o uso de observadores por modos deslizantes. Através deste
conceito, o desenvolvimento dos observadores é apresentado em duas análises principais:
(i) observador das tensões equivalentes em tempo contínuo, discretizados para a implementação
em processadores; e (ii) observador das tensões equivalentes em tempo discreto.
Em relação aos observadores em tempo contínuo é apresentada a metodologia de projeto
em tempo contínuo e resultados dos observadores discretizados. Já para o observador
no tempo discreto é apresentada a metodologia de projeto para garantir desempenhos
transitório e em regime permanente e resultados do observador discreto. Além disso, são
apresentadas as análises de estabilidade por Lyapunov de cada observador. Resultados de
simulações e experimentais do sistema completo são apresentados considerando o desempenho
dos observadores e do sistema de controle sob diferentes condições de operação. | por |
dc.contributor.advisor1 | Rech, Cassiano | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9375639768929991 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Vieira, Rodrigo Padilha | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7274686165301866 | por |
dc.contributor.referee1 | Pinheiro, Humberto | |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5900576762082210 | por |
dc.contributor.referee2 | Heldwein, Marcelo Lobo | |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/4381538017805856 | por |
dc.contributor.referee3 | Montagner, Vinícius Foletto | |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/1107194715234856 | por |
dc.contributor.referee4 | Novaes, Yales Rômulo de | |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/8572668642074131 | por |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/7093757298381173 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Elétrica | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |