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dc.creatorSchuetz, Dimas Alã
dc.date.accessioned2024-09-10T14:42:09Z
dc.date.available2024-09-10T14:42:09Z
dc.date.issued2024-08-20
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/33004
dc.description.abstractThis thesis document presents contributions to the project and development of model predictive control techniques for voltage-fed grid-tied converters. In summary, the proposed algorithms have a low computational burden, which allows for increasing the sampling frequency for digital implementation. As a result, it is possible to optimize the passive elements of the output filters, reducing the volume and cost of the system. In this way, the present document consists of three scientific papers, published in international journals. In Article 1, a model predictive control algorithm is proposed based on the implementation of a single vector in each sampling period. In this approach, the system model is represented in the output line-to-line voltages coordinate system, where the converter vectors assume integer values, allowing the search for the nearest vector by rounding the reference. In addition, constraints are included to ensure switching only between adjacent levels of the converter output phase voltages. In Article 2, an algorithm with the implementation of a switching sequence during a sampling period is presented. In this work, the solution of an unconstrained optimization problem is considered to identify the sector in the space vector diagram where the reference vector lies. For the vectors of the selected sector, their respective duty-cycles are calculated by the Karush-Kuhn-Tucker conditions for both linear and over-modulation regions. Article 3 presents techniques for dead-time compensation of the semiconductor devices in a model predictive control algorithm using a switching sequence, aiming to improve the performance in steady-state operation. To do this, the prediction of the inverter-side currents during the switching period is proposed to predict the occurrence of dead time and compensate for it appropriately. Real-time simulation results based on Controller Hardware-in-the-Loop are presented, comparing the proposed techniques with similar algorithms found in the literature. Finally, experimental results demonstrate the good performance of the proposed model predictive control algorithms and dead-time compensation techniques.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectEngenharia elétricapor
dc.subjectEletrônica de potênciapor
dc.subjectConversores conectados à redepor
dc.subjectControle preditivo baseado em modelopor
dc.subjectPeso computacionalpor
dc.subjectElectrical engineeringeng
dc.subjectPower electronicseng
dc.subjectGrid-tied converterseng
dc.subjectModel predictive controleng
dc.subjectComputational burdeneng
dc.titleContribuições ao desenvolvimento de técnicas de controle preditivo baseado em modelo para conversores conectados à redepor
dc.title.alternativeContributions to the development of model predictive control techniques applied to grid-tied converterseng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoEste documento de tese apresenta contribuições ao projeto e desenvolvimento de técnicas de controle preditivo baseado em modelo para conversores alimentados em tensão conectados à rede. Em suma, os algoritmos propostos apresentam baixo peso computacional, o que possibilita elevar a frequência de amostragem para implementação em processadores digitais. Em virtude disso, a otimização de elementos passivos de filtros de saída dos respectivos conversores permite reduzir volume e custo do sistema. O presente documento é constituído por três artigos científicos, publicados em periódicos internacionais. No Artigo 1, é proposto um algoritmo de controle preditivo baseado em modelo considerando a implementação de um único vetor a cada período de amostragem. Nesta abordagem, a modelagem do sistema é representada no sistema de coordenadas das tensões de linha do conversor, cujos vetores assumem valores inteiros, possibilitando a busca do vetor mais próximo através do arredondamento da referência. Para isso, restrições são consideradas de forma a garantir a comutação somente entre níveis adjacentes nas tensões de fase do conversor. Já no Artigo 2, apresenta-se um algoritmo com implementação de uma sequência de comutação durante um período de amostragem. Nesse trabalho, considera-se a solução de um problema de otimização sem restrições, visando a identificação do setor no diagrama vetorial onde o vetor de referência se localiza. Para os vetores pertencentes ao setor determinado, são calculadas as respectivas razões cíclicas, por meio das condições de Karush-Kuhn-Tucker, tanto para operação do conversor na região linear quanto em sobremodulação. O Artigo 3 apresenta técnicas para a compensação de tempo morto dos dispositivos semicondutores para algoritmos de controle preditivo baseado em modelo utilizando uma sequência de comutação, visando o incremento do desempenho em regime permanente. Para isso, propõe-se a predição das correntes do lado do conversor durante o período de comutação, de modo a identificar a ocorrência de tempo morto e compensá-lo de forma apropriada. Resultados de simulação em tempo real baseados em Controller Hardware-in-the-Loop são apresentados, comparando-se as técnicas propostas com algoritmos similares encontrados na literatura. Por fim, resultados experimentais demonstram o desempenho satisfatório dos algoritmos de controle preditivo baseado em modelo e técnicas de compensação de tempo morto propostos.por
dc.contributor.advisor1Pinheiro, Humberto
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5900576762082210por
dc.contributor.advisor-co1Carnielutti, Fernanda de Morais
dc.contributor.referee1Lima, Daniel Martins
dc.contributor.referee2Grigoletto, Felipe Bovolini
dc.contributor.referee3Massing, Jorge Rodrigo
dc.contributor.referee4Vieira, Rodrigo Padilha
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3985641958504658por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Elétricapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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