Dissertação

Investigação de técnicas de controle modernas para mitigar instabilidade em sistemas de micro rede CC

As micro redes (MR) CC vem ganhando destaque devido sua alta eficiência e também devido ao crescimento dos sistemas de distribuição renováveis como solar e eólica. Estes sistemas são compostos por diversos dispositivos chaveados, utilizados para regular o nível de tensão entre fontes e cargas. Tais...

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Autor principal: Carvalho, Marenice Melo de
Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/3956791197956751, https://orcid.org/ 0000-0002-0309-7333
Grau: Dissertação
Idioma: por
Publicado em: Universidade Federal do Amazonas 2022
Assuntos:
Sistemas de energia elétrica
Energia elétrica - Transmissão
ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA: SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA: CONVERSAO E RETIFICACAO DA ENERGIA ELETRICA
ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA: ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAO
Micro rede CC
Carga de potência constante
Inequações de matrizes lineares
Critério de Middlebrook
Controle robusto
Acesso em linha: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8789
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spelling oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-87892022-04-06T05:03:36Z Investigação de técnicas de controle modernas para mitigar instabilidade em sistemas de micro rede CC Investigation of modern control techniques to mitigate instability in DC microgrid systems Carvalho, Marenice Melo de Medeiros, Renan Landau Paiva de http://lattes.cnpq.br/3956791197956751 http://lattes.cnpq.br/8081923559538095 Vilchez, José Ruben Sicchar http://lattes.cnpq.br/7465143614586651 Lucena Junior, Vicente Ferreira de http://lattes.cnpq.br/6820830740393500 https://orcid.org/ 0000-0002-0309-7333 Sistemas de energia elétrica Energia elétrica - Transmissão ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA: SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA: CONVERSAO E RETIFICACAO DA ENERGIA ELETRICA ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA: ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAO Micro rede CC Carga de potência constante Inequações de matrizes lineares Critério de Middlebrook Controle robusto As micro redes (MR) CC vem ganhando destaque devido sua alta eficiência e também devido ao crescimento dos sistemas de distribuição renováveis como solar e eólica. Estes sistemas são compostos por diversos dispositivos chaveados, utilizados para regular o nível de tensão entre fontes e cargas. Tais dispositivos, quando estritamente regulados, apresentam comportamentos como de cargas de potência constante (CPL), e podem levar o sistema a instabilidade devido seu efeito de impedância incremental negativa, que pode evoluir o sistema a uma condição de instabilidade. Há diversos critérios de análise para se verificar a estabilidade de micro-redes CC, no entanto, ainda não se utilizou estes critérios como síntese para desenvolvimento de um projeto de controle que garanta estabilidade e desempenho dos sistema. Neste sentido, este trabalho apresenta uma proposta de controle robusto por realimentação de estados baseado em LMI. A proposta é formulada como um problema de otimização, onde a função custo a ser minimizada é obtida por meio do critério de análise de Middlebrook. Desta forma quatro problemas de otimização são formulados, variando-se os critérios de restrição de cada um. Tais restrições são obtidas a partir dos índices H_2, H_infinito e uma região fechada e convexa para alocação de polos aplicadas em dois tipos de modelagens matemática: o modelo do sistema utilizando a potência como perturbação e um modelo de incertezas paramétricas. Os controladores propostos foram avaliados por meio de testes simulados e experimentais e comparados com método clássico de controle de Lyapunov. Nos testes de variação de tensão de entrada e variação de potência da CPL, foi observado que dentre os métodos propostos, aqueles em que se utiliza a modelagem da potência da CPL como distúrbio mostrou-se mais eficiente que aqueles modelados por incertezas paramétricas. E todos os métodos garantiram tanto a estabilidade do sistema quanto desempenho, e foram significativamente superiores ao método de Lyapunov. The DC microgrids, it has gained prominence due to their high efficiency and also due to the growth of renewable distribution systems such as solar and wind generation. The systems are composed of several switching devices, used for the regular level of voltage between sources and loads. These devices, when are strictly regulated, present themselves as constant power loads (CPL) and can lead to instability in the system due to their negative incremental impedance effect, which reduces system damping and may cause intability in the system. There are several analysis criteria to verify the stability of DC micro-grids, however, these criteria are not yet used to design a contorl methodology that guarantees stability and performance of the system. In this sense, this work presents a proposal for robust state feedback control based on LMI. The proposal is formulated as an optimization problem, where the cost function is to be minimized and obtained through the Middlebrook analysis criterion. In this way, four optimization problems are formulated, varying the restriction criteria of each one. These constraints are modified from the indices H_2, H_infinite and convex region is delimited for pole allocation applied in two types of mathematical modeling: the system model using power as a perturbation and a model of parametric uncertainty. The proposed controllers were evaluated through simulated and experimental tests and are compared with the classical Lyapunov control method. In the tests of input voltage variation and power variation of the CPL, it was observed that the proposed methods, when using modeling of the CPL power variation as a disturbance, is better than the methodology that use the CPL power variation as parametric uncertainties. All methods ensured stability and performance and outperforms the Lyapunov's method. FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas 2022-04-05T17:43:19Z 2022-03-15 Dissertação CARVALHO, Marenice Melo de. Investigação de técnicas de controle modernas para mitigar instabilidade em sistemas de micro rede CC. 2022. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2022. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8789 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
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description As micro redes (MR) CC vem ganhando destaque devido sua alta eficiência e também devido ao crescimento dos sistemas de distribuição renováveis como solar e eólica. Estes sistemas são compostos por diversos dispositivos chaveados, utilizados para regular o nível de tensão entre fontes e cargas. Tais dispositivos, quando estritamente regulados, apresentam comportamentos como de cargas de potência constante (CPL), e podem levar o sistema a instabilidade devido seu efeito de impedância incremental negativa, que pode evoluir o sistema a uma condição de instabilidade. Há diversos critérios de análise para se verificar a estabilidade de micro-redes CC, no entanto, ainda não se utilizou estes critérios como síntese para desenvolvimento de um projeto de controle que garanta estabilidade e desempenho dos sistema. Neste sentido, este trabalho apresenta uma proposta de controle robusto por realimentação de estados baseado em LMI. A proposta é formulada como um problema de otimização, onde a função custo a ser minimizada é obtida por meio do critério de análise de Middlebrook. Desta forma quatro problemas de otimização são formulados, variando-se os critérios de restrição de cada um. Tais restrições são obtidas a partir dos índices H_2, H_infinito e uma região fechada e convexa para alocação de polos aplicadas em dois tipos de modelagens matemática: o modelo do sistema utilizando a potência como perturbação e um modelo de incertezas paramétricas. Os controladores propostos foram avaliados por meio de testes simulados e experimentais e comparados com método clássico de controle de Lyapunov. Nos testes de variação de tensão de entrada e variação de potência da CPL, foi observado que dentre os métodos propostos, aqueles em que se utiliza a modelagem da potência da CPL como distúrbio mostrou-se mais eficiente que aqueles modelados por incertezas paramétricas. E todos os métodos garantiram tanto a estabilidade do sistema quanto desempenho, e foram significativamente superiores ao método de Lyapunov.
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