dc.creator | Schuetz, Dimas Alã | |
dc.date.accessioned | 2024-09-10T14:42:09Z | |
dc.date.available | 2024-09-10T14:42:09Z | |
dc.date.issued | 2024-08-20 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/33004 | |
dc.description.abstract | This 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.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 | Engenharia elétrica | por |
dc.subject | Eletrônica de potência | por |
dc.subject | Conversores conectados à rede | por |
dc.subject | Controle preditivo baseado em modelo | por |
dc.subject | Peso computacional | por |
dc.subject | Electrical engineering | eng |
dc.subject | Power electronics | eng |
dc.subject | Grid-tied converters | eng |
dc.subject | Model predictive control | eng |
dc.subject | Computational burden | eng |
dc.title | Contribuições ao desenvolvimento de técnicas de controle preditivo baseado em modelo para conversores conectados à rede | por |
dc.title.alternative | Contributions to the development of model predictive control techniques applied to grid-tied converters | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Este 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.advisor1 | Pinheiro, Humberto | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5900576762082210 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Carnielutti, Fernanda de Morais | |
dc.contributor.referee1 | Lima, Daniel Martins | |
dc.contributor.referee2 | Grigoletto, Felipe Bovolini | |
dc.contributor.referee3 | Massing, Jorge Rodrigo | |
dc.contributor.referee4 | Vieira, Rodrigo Padilha | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3985641958504658 | 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 |