dc.creator | Vargas, Tadeu | |
dc.date.accessioned | 2019-04-01T13:00:37Z | |
dc.date.available | 2019-04-01T13:00:37Z | |
dc.date.issued | 2017-09-05 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/16024 | |
dc.description.abstract | This PhD Dissertation proposes a communication and control structure for multiple
converters systems, with emphasis on modular structures applied in solid state transformers
(SST) with three power stages. The SST under study uses series converters in the highvoltage
side, independent isolated dc-dc converters for each module, and parallel converters at
the low-voltage side. A review of data communication and synchronization structures in
multiple converter systems is developed. The SST control structure is defined to determine
the flow of variables between the control loops and the power modules. From this definition
and the modular configuration of SST the ways of implementation of signal processors are
evaluate, considering the use of a central unit. A communication structure that meets the
modularity feature is proposed and its characteristics, functionalities and influence in the
control are discussed. In order to meet the control demands, a customized protocol is
proposed, operating on a double bus, and its performance is compared to the CAN protocol
performance. The proposed protocol is implemented experimentally and its performance
characteristics and constraints, imposed by the digital processors, are obtained. The control
loops are designed considering the implementation delays. Simulation and experimental
results are presented for the independent operation of the converters and in the SST. Finally,
stability and controllability are presented and discussed for the isolated DC-DC converter
connected to the DC-AC converter. The DAB has good dynamic response to DC voltage
control when operate isolated, but connected to the DC-AC converter, it may present loss of
controllability. This is due to the constant power behavior at the DC-AC converter input
operating in closed loop. Thus, it is proposed a closed-loop model for the voltage perturbation
as a function of the constant power step. The power transfer characteristics of the DAB
converter are used to determine the minimum voltage required for power transfer. Simulation
results for constant power loads are presented and a minimum gain crossing frequency is
defined, which guarantees controllability. Experimental results are obtained for validation of
voltage sag curve. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
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 | Comunicação de dados | por |
dc.subject | Múltiplos conversores | por |
dc.subject | Transformador de estado sólido | por |
dc.subject | Data communication | eng |
dc.subject | Multiple converters | eng |
dc.subject | Solid state transformer | eng |
dc.title | Sistema de comunicação e controle para múltiplos conversores aplicados em transformador de estado sólido | por |
dc.title.alternative | Control and communication system for multiple converter structures applied to solid state transformer | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Esta tese de doutorado propõe uma estrutura de comunicação e controle para sistemas
de múltiplos conversores, com ênfase em estruturas modulares aplicados em transformadores
de estado sólido (SST) com três estágios de conversão de energia. O SST sob estudo faz uso
de associações de conversores em série no estágio de alta tensão, conversores CC-CC isolados
independentes para cada módulo e conversores em paralelo no estágio de baixa tensão. Uma
revisão de estruturas de comunicação de dados e de sincronização em sistemas de múltiplos
conversores é desenvolvida. A estrutura de controle do SST é definida para determinar o fluxo
de informações entre as malhas de controle e os módulos de potência. A partir dessa definição
e também da configuração modular do SST são avaliadas as formas de implementação dos
processadores de sinais, considerando sempre o uso de unidade central. Uma estrutura de
comunicação que atende a característica de modularidade é proposta e suas características,
funcionalidades e a influência no controle são discutidas. Com objetivo de atender as
demandas do controle, um protocolo personalizado é proposto, operando em duplo
barramento, e seu desempenho é comparado com o do protocolo CAN. O protocolo proposto
é implementado experimentalmente e suas características de desempenho e restrições,
impostas pelos processadores digitais, são obtidas. As malhas de controle são projetadas
considerando os atrasos de implementação. Resultados de simulação e experimentais são
apresentados para os conversores operando isoladamente e no SST. Por fim, é apresentada e
discutida a estabilidade e a controlabilidade para o conversor CC-CC isolado conectado ao
conversor CC-CA. O conversor DAB apresenta boa resposta dinâmica para o controle da
tensão CC quando operando isoladamente, mas conectado ao conversor CC-CA pode
apresentar perda de controlabilidade. Isso se deve ao fato do comportamento de potência
constante na entrada do conversor CC-CA operando em malha fechada. Assim, é proposto um
modelo em malha fechada para a perturbação de tensão em função do degrau de potência
constante. As características de transferência de potência do conversor DAB são empregadas
para determinar a tensão mínima necessária para transferência de potência. Resultados de
simulação para cargas de potência constante são apresentados e uma frequência de
cruzamento de ganho mínima é definida, que garante a controlabilidade. Resultados
experimentais são obtidos para validação da curva de afundamento de tensão. | por |
dc.contributor.advisor1 | Rech, Cassiano | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9375639768929991 | por |
dc.contributor.referee1 | Kirsten, André Luís | |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3559083413253401 | por |
dc.contributor.referee2 | Dupont, Fabrício Hoff | |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/2244266032297061 | por |
dc.contributor.referee3 | Schaf, Frederico Menine | |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/2227324756659206 | por |
dc.contributor.referee4 | Pinheiro, José Renes | |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/2333794966860226 | por |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/9643932029883031 | 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 |