Este trabalho apresenta algumas estratégias de controle das malhas de rastreamento de tensão e corrente no lado CA de conversores do tipo fonte de tensão com filtro L ou LC. A topologia escolhida para o controle de tensão CA do inversor é a de duas malhas de controle em cascata: malha de tensão e malha de corrente, sendo esta última mais interna no sistema de controle. A metodologia de trabalho utilizada consiste na modelagem do sistema (sistema controlado e controladores), ajuste dos parâmetros do controlador, simulação computacional do sistema \"inversor + controlador\", implementação de alguns controladores propostos utilizando um DSP e testes em um sistema real com inversor. O estudo das técnicas de controle concentra-se inicialmente na estratégia de realimentação de dois estados no domínio de tempo contínuo, evoluindo para estratégias em tempo discreto que consideram o atraso na atuação do inversor devido ao tempo de cálculo do algoritmo de controle. Em tempo discreto, são analisados controladores preditivos para as malhas de tensão e corrente, bem como o emprego de controladores Proporcional-Integral (PI) na malha de tensão. Os dois últimos controladores são testados em um inversor PWM de baixa potência para diversos tipos de carga, com tensão de referência de inversor senoidal em 60Hz e referência contendo harmônicas. / This work presents some control strategies to achieve voltage and current tracking at the AC side of Voltage Source Converters with L or LC output filters. The topology of voltage control is the Multi-loop control with two loops: Voltage (outer loop) and Current Loop (inner loop). The proposed methodology consists in modeling the control system (plant and controllers), tuning of the controller parameters, simulating the complete system including inverter and controller, implementation of the proposed control strategies on a Digital Signal Processor (DSP) and tests in a power converter. The thesis is initially focused on a state variable continuous time controller with two states and then discrete-time strategies which consider the actuation delay due to the time required to evaluate the control algorithm are studied. In these discrete-time models, predictive controllers in voltage and current loops are analyzed, as well as the use of Proportional- Integral (PI) controllers in the Voltage Loop. These two last control topologies are tested in a low-power inverter for several load conditions with sinusoidal 60Hz inverter reference voltage and with harmonic distortion in the inverter reference voltage.

Este trabalho apresenta algumas estratégias de controle das malhas de rastreamento de tensão e corrente no lado CA de conversores do tipo fonte de tensão com filtro L ou LC. A topologia escolhida para o controle de tensão CA do inversor é a de duas malhas de controle em cascata: malha de tensão e malha de corrente, sendo esta última mais interna no sistema de controle. A metodologia de trabalho utilizada consiste na modelagem do sistema (sistema controlado e controladores), ajuste dos parâmetros do controlador, simulação computacional do sistema \"inversor + controlador\", implementação de alguns controladores propostos utilizando um DSP e testes em um sistema real com inversor. O estudo das técnicas de controle concentra-se inicialmente na estratégia de realimentação de dois estados no domínio de tempo contínuo, evoluindo para estratégias em tempo discreto que consideram o atraso na atuação do inversor devido ao tempo de cálculo do algoritmo de controle. Em tempo discreto, são analisados controladores preditivos para as malhas de tensão e corrente, bem como o emprego de controladores Proporcional-Integral (PI) na malha de tensão. Os dois últimos controladores são testados em um inversor PWM de baixa potência para diversos tipos de carga, com tensão de referência de inversor senoidal em 60Hz e referência contendo harmônicas. / This work presents some control strategies to achieve voltage and current tracking at the AC side of Voltage Source Converters with L or LC output filters. The topology of voltage control is the Multi-loop control with two loops: Voltage (outer loop) and Current Loop (inner loop). The proposed methodology consists in modeling the control system (plant and controllers), tuning of the controller parameters, simulating the complete system including inverter and controller, implementation of the proposed control strategies on a Digital Signal Processor (DSP) and tests in a power converter. The thesis is initially focused on a state variable continuous time controller with two states and then discrete-time strategies which consider the actuation delay due to the time required to evaluate the control algorithm are studied. In these discrete-time models, predictive controllers in voltage and current loops are analyzed, as well as the use of Proportional- Integral (PI) controllers in the Voltage Loop. These two last control topologies are tested in a low-power inverter for several load conditions with sinusoidal 60Hz inverter reference voltage and with harmonic distortion in the inverter reference voltage.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:52:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000434645-Texto+Completo-0.pdf: 2873661 bytes, checksum: 6694c7a444c8a14c7c6a3a5f6dbc2b1f (MD5) Previous issue date: 2011 / This work presents the study and development of the small-signal dynamic modeling of the ZETA converter operating in discontinuous conduction mode, powered from photovoltaic solar panels in order to connect them to the power grid. Initially, it is presented a study of the main characteristics of solar cells. A deep analysis of the ZETA converter working in steady state is performed, considering that the Zeta converter synthesizes a rectified sine wave current with the same frequency as the power grid. This feature makes this converter a key part in implementing the module integrated inverter for photovoltaic systems. The converter is analyzed in the switching frequency and in the power grid frequency. A detailed examination of the dynamic behavior of the Zeta converter is achieved by the state-space averaging modeling approach, resulting in a linear analytical model described in state variables. In all tests it was assumed that the commercial power grid presents a resistive load behavior (variable value). Finally, the analytical dynamic model obtained is validated through computer simulations and by laboratory tests on a prototype specially designed for this purpose. / Este trabalho apresenta o estudo e o desenvolvimento da modelagem dinâmica de pequenos do conversor ZETA operando no modo de condução descontínuo, alimentado a partir de painéis solares fotovoltaicos, para conexão à rede elétrica. Inicialmente, é apresentado um estudo das principais características das células solares. Uma análise profunda sobre o conversor ZETA operando em regime permanente é realizada, considerando que o mesmo sintetiza uma onda senoidal retificada de baixa freqüência. O conversor é analisado tanto na freqüência de comutação como na freqüência da rede elétrica. Esta característica transforma este conversor em uma peça fundamental na implementação do inversor módulo integrado para sistemas fotovoltaicos. Um exame detalhado do comportamento dinâmico do conversor é realizado através da abordagem do modelo médio no espaço de estados, resultando em um modelo linear analítico descrito em variáveis de estado. Em todas as análises se assume a rede elétrica comercial como uma carga com comportamento resistivo (variável). Por fim, o modelo dinâmico analítico obtido é validado através de simulações computacionais e através de ensaios laboratoriais em um protótipo especialmente elaborado para este fim.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000418751-Texto+Completo-0.pdf: 6725279 bytes, checksum: e5d1c8ffd25a23f7c4192f021029d702 (MD5) Previous issue date: 2009 / This work presents the study and development of a processing power system that could be used in the connection of renewable energy sources to commercial power grid. The system consists of a ZETA converter associated with a bridge inverter operating at low frequency. The Zeta converter, operating in discontinuous conduction mode (DCM), plays the main role in this arrangement, producing a rectified sinusoidal current waveform synchronized with the electric grid. The function of the full-bridge inverter, connected in cascade with the Zeta converter, is to reverse every 180° the current generated by the Zeta converter. Initially it presents the analysis of the Zeta converter operating in DCM, as well as a design criterion. Following by the control strategy and the experimental results for the proposed system are presented and discussed. / Este trabalho apresenta um estudo do conversor CC-CC Zeta operando no modo de condução descontínuo, produzindo uma corrente senoidal retificada em sua saída, corrente esta que será entregue à rede elétrica comercial através de um inversor de ponte completa operando em baixa freqüência. O conversor Zeta, em conjunto com o inversor de ponte completa, forma o inversor módulo integrado. Um controle FeedForward é utilizado para se obter a máxima potência disponível nos painéis solares. Este controle é desenvolvido através de aproximações lineares das características elétricas dos painéis solares quando nestes incidem diferentes níveis de insolação e temperatura. É apresentado neste trabalho o modelo de espaços de estados médio para o conversor Zeta operando no modo de condução descontínuo, considerando a resistência interna da maioria dos seus componentes. Simulações e resultados experimentais são apresentados.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2570_1.pdf: 3284398 bytes, checksum: 3c6401d7832b0d8bdce327909ca35c12 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Devido aos avanços tecnológicos, a sociedade vem consumindo mais energia, fazendo com que os governantes tomem atitudes mais ativas no aumento do seu fornecimento. Mundialmente, o carvão mineral é o combustível mais consumido para a geração de energia. Porém, acordos entre alguns países estão fazendo com que essa energia tenha seu consumo reduzido devido ao prejuízo e ao meio ambiente. Com isso as fontes renováveis de energia vêm ganhando mais espaço na matriz energética. A fonte de energia mais consumida no Brasil é a hidráulica e a participação da energia solar ainda é bastante reduzida e limitada principalmente a eletrificação rural, onde não é viável a construção de linhas de transmissão para a baixa potência instalada. A energia solar fotovoltaica, devido ao seu avanço tecnológico, associado principalmente ao aumento do rendimento dos painéis fotovoltaicos, vem conquistando um grande espaço nessa nova matriz, fazendo com que alguns problemas de conexão à rede elétrica sejam resolvidos. O trabalho proposto visa eliminar as correntes de dispersão dos painéis fotovoltaicos, que aparecem se não houver isolação galvânica entre o sistema fotovoltaico e a rede elétrica. O controle é feito aplicando técnicas adequadas de modulação por largura de pulso, que são discutidas, simuladas e verificadas experimentalmente. A conversão da energia solar fotovoltaica é feita com um inversor multinível, garantindo que a tensão produzida nos painéis fotovoltaicos trabalhe próxima ao ponto ótimo de operação, extraindo grande parte da máxima potência possível dos painéis de acordo com as condições ambientais associadas

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5326_1.pdf: 6226336 bytes, checksum: b032c403949159cb4854d1cf615dceff (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Processadores de potência são dispositivos capazes de converter um conjunto de tensões, com amplitude e freqüência fixas, em outro, com amplitude e freqüência controláveis. O objetivo principal é controlar tais processadores para que funcionem como fontes de alimentação ajustáveis para as cargas. Uma classe de processadores é a dos conversores diretos de potência. Estes possuem vantagens significativas comparados aos conversores indiretos tradicionais, como bidirecionalidade da potência, tensões na saída e correntes na entrada senoidais, controle do fator de deslocamento na entrada e circuito compacto. Entre as topologias de conversores diretos de potência, a topologia do conversor matricial é a mais conhecida na literatura. Muitas técnicas para o controle das chaves dos conversores matriciais foram propostas, mas não há uma estratégia simples que possa generalizar todas essas técnicas de controle. Portanto, os objetivos dessa dissertação são: realizar um estudo sobre a evolução dos conversores matriciais, apresentar o modelo matemático completo de um conversor matricial trifásico, propor uma estratégia de modulação escalar generalizada e comparar, através de simulações, três técnicas de controle conhecidas na literatura com as três técnicas propostas a partir do estudo da estratégia de modulação generalizada

Made available in DSpace on 2015-11-25T01:06:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000476372-Texto+Completo-0.pdf: 4077296 bytes, checksum: 85b4c453088ae9f0ceed3d18c8ad4570 (MD5) Previous issue date: 2015 / This work presents the study and development of a modification proposal of the classical MPPT - P&O approach, based on the utilization of the power and voltage derivatives in PV panel terminals. The contribution of this study consists in the employment of the time derivative of voltage that is used to determine converter duty cycle step size instantly. The proposed MPPT approach when compared to the classical P&O, presents some advantages like as: better dynamic response, steady state error reduction and robustness (considering different irradiation and temperature profiles). In order to validate this study, a microinverter prototype based on flyback converter, using this new approach, was implemented aiming to connect PV panels to the mains. Microinverter control strategy was held on Matlab/Simulink® environment in association to a data processing board (DS1104 from dSPACE®). / Este trabalho apresenta o estudo e o desenvolvimento de uma proposta de modificação do método de MPPT P&O clássico com base na utilização da derivada da potência e da derivada da tensão nos terminais dos painéis PV. A contribuição deste trabalho consiste no emprego da derivada da tensão dos painéis, a qual é utilizada para determinar a variação instantânea do ciclo de trabalho do conversor. O método de MPPT proposto em comparação com o método P&O convencional apresentou melhor desempenho considerando-se a resposta dinâmica, o erro de estado estacionário e a robustez (contra diferentes perfis de irradiância e de temperatura). A fim de validar este estudo, um protótipo de um microinversor com base no conversor flyback, usando a abordagem proposta, foi implementado com o objetivo de conectar painéis fotovoltaicos à rede elétrica. A estratégia de controle do microinversor foi realizada em ambiente Matlab/Simulink® em associação a uma placa de processamento de dados (DS1104 da dSPACE®).

Made available in DSpace on 2013-12-27T01:01:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000452976-Texto+Completo-0.pdf: 2671050 bytes, checksum: 99da8d60647852afabf102b73646c3cf (MD5) Previous issue date: 2013 / This work proposes the study and implementation of resonant controllers applied to photovoltaic panels grid-tied by a Zeta converter. This converter is designed to synthesize a rectified sinusoidal waveform current with low-harmonic content. Operating in discontinuous conduction mode, the Zeta Converter is connected to a full-bridge inverter so that one semi-cycle of the output current is inverted for every cycle of the power grid voltage, allowing the connection of PV panels to the power grid. The assembly formed by PV panel and inverter is known as Module-Integrated Inverter (MII). By aiming the project of resonant controllers, an analysis of the Zeta converter is presented, including its state-space model proposed in previous works. Furthermore, fundamental robust control concepts involved on the resonant controllers project are presented. In order to determine the gains of the resonant controllers, a formulation based on Linear Matrix Inequalities (LMIs) that guarantees the stability and performance of the closed-loop system is presented. A state-observer is also designed, reducing the number of variables that must be measured. Finally, the developed control strategy is validated through computational simulations and laboratorial tests on a prototype specially developed to this purpose. The results obtained by the experimental results validated the purpose, confirming the viability of using resonant controllers for this application, in order to synthesize a sinusoidal current waveform with low-harmonic content, synchronized with the power grid. / Este trabalho propõe o estudo e a aplicação de controladores ressonantes desenvolvidos para um Conversor Zeta, o qual foi concebido para sintetizar à sua saída uma forma de onda de corrente senoidal retificada, com baixo conteúdo harmônico, visando desta forma o aproveitamento da energia gerada a partir de painéis solares fotovoltaicos (PV). Operando no modo de condução descontínuo, o conversor Zeta é conectado em cascata a um inversor em ponte completa, visando inverter um dos semiciclos da sua corrente de saída a cada ciclo da tensão da rede, permitindo assim a conexão dos painéis PV à rede elétrica da concessionária de energia. O conjunto formado por painel PV e inversor é conhecido como Inversor Módulo-Integrado. Visando o projeto dos controladores ressonantes, apresenta-se uma análise do Conversor Zeta, incluindo o modelo de espaço de estados proposto em trabalhos anteriores. Em seguida, apresentam-se conceitos fundamentais de controle robusto envolvidos no projeto dos controladores ressonantes. Para determinação dos ganhos dos controladores ressonantes, apresenta-se uma formulação baseada em desigualdades matriciais lineares (LMIs). Um observador de estados também é projetado, visando diminuir o número de variáveis a serem medidas. Logo depois, a metodologia de controle é apresentada, acompanhada do projeto do observador de estados. Por fim, a estratégia de controle desenvolvida é validada através de simulações computacionais e através de ensaios laboratoriais em um protótipo especialmente elaborado para este fim. Os resultados obtidos experimentalmente validaram a proposta, resultando na síntese de uma forma de onda senoidal de corrente, com baixo conteúdo harmônico, sincronizada com a rede elétrica da concessionária.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-06T15:19:27Z No. of bitstreams: 2 Tese de Doutorado - Kleber Carneiro de Oliveira.pdf: 5779175 bytes, checksum: 5366e85f035a71a8d7eeb3369bf97d45 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T15:19:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese de Doutorado - Kleber Carneiro de Oliveira.pdf: 5779175 bytes, checksum: 5366e85f035a71a8d7eeb3369bf97d45 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-02-23 / Este trabalho tem por objetivo estudar topologias de conversores para conexão de módulos fotovoltaicos à rede elétrica sem o uso de transformadores. Uma revisão bibliográfica das possíveis topologias aplicadas a sistemas fotovoltaicos sem transformador é realizada. Baseado nesta revisão, é feito um estudo comparativo entre as diferentes possibilidades. Técnicas de modulação por largura de pulsos são propostas para inversores de dois e três níveis aplicados a sistemas fotovoltaicos sem transformador, evitando-se qualquer modificação na topologia do conversor ou inclusão de hardwares adicionais. Além disso, um controle independente dos módulos fotovoltaicos é realizado, com o objetivo de se obter uma maior eficiência no sistema fotovoltaico baseado no inversor de três níveis usando a técnica de modulação proposta. Adicionalmente, o sistema fotovoltaico é projetado para trabalhar também com a função extra de filtro ativo paralelo, compensando, localmente, harmônicos de corrente e potência reativa.

Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-06-20T14:06:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_modelagemsimulacaooperacao.pdf: 11311517 bytes, checksum: 53dd55b44370829a202c7c82b8e6f403 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-06-20T14:06:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_modelagemsimulacaooperacao.pdf: 11311517 bytes, checksum: 53dd55b44370829a202c7c82b8e6f403 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-20T14:06:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_modelagemsimulacaooperacao.pdf: 11311517 bytes, checksum: 53dd55b44370829a202c7c82b8e6f403 (MD5) Previous issue date: 2018-01-19 / O presente trabalho aborda o desenvolvimento de modelos computacionais em ambiente Simulink/Matlab, a fim de simular a operação em aplicações isoladas e/ou interligadas à rede elétrica de uma minirrede de distribuição de energia elétrica com sistemas híbridos de produção de eletricidade, pertencente ao Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas (GEDAE), da Universidade Federal do Pará, no campus de Belém. O trabalho também descreve o sistema híbrido e seus componentes (sistemas de geração, sistemas de condicionamento de potência, minirrede e cargas propostas), bem como os modelos matemáticos, apresentando as equações dos componentes, aplicadas a estudos dinâmicos. Em seguida, os modelos dos componentes que constituem o sistema são validados e analisados a partir de dados experimentais. Apresenta-se também como resultado a integração dos modelos propostos do sistema híbrido, simulando-se três diferentes estratégias ou modos de operação como estudo de caso. O modelo desenvolvido possui a função de auxiliar esses estudos, simplificando a análise e propiciando diferentes possibilidades de simulações em curtos tempos de processamento. O objetivo principal do trabalho é disponibilizar um modelo computacional capaz de simular o comportamento de um sistema híbrido em condições de operação conectada à rede convencional ou de forma isolada. / This work is about the development of computational models in Simulink/Matlab workspace, that simulate the operation in islanded or grid connected mode of electrical energy distribution microgrid with hybrid resources, belonging to the Group of Studies and Development of Energy Alternatives (Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas - GEDAE) of Universidade Federal do Pará (UFPA), in the Campus of Belém. This paper also describes the hybrid systems and its components (generation systems, power conditioners, microgrid and proposed loads), also the mathematical models, presenting the equations of components applied to dynamic studies. Then the component models that compose the system are validated and analyzed based on the experimental data. It also presents the integration of the proposed models of the hybrid system, simulating three different strategies or modes of operation as a case study. The developed model has the function of helping these studies, simplifying the analysis and providing different possibilities of simulations in short processing time. The principal aim of the work is to make available a computational model able to simulate in detail the behavior of a hybrid system in connected or isolated of conventional power grid operation conditions.