Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work provides as a main contribution a procedure to design robust state feedback
current controllers applied to inverters connected to the grid by means of LCL filters,
providing results which comply with performance requirements from the IEEE Standard
1547. First, the plant is modeled in the state space and discretized including a delay
of one sample from the control signal implementation, and including in the augmented
system a set of resonant controllers of arbitrary dimension. The uncertainty on the grid
inductance is modeled, leading to a polytopic description of the augmented system. A
state feedback controller is then used. The gains of this controller are determined by
means of conditions based on linear matrix inequalities, which ensure the location of the
eigenvalues in circular region inside the unit circle for the closed-loop system. The simulation
results with this controller in the time domain and also in the frequency domain
indicate good transient and steady state performances, tracking of sinusoidal reference
and rejection of harmonics from the grid. The simulation results are corroborated experimentally,
using a digital signal processor for the implementation of the control law. An
example of design of a non robust controller, designed for a nominal value of the grid
inductance, is presented, showing that this controller leads to instability for values of grid
inductance different from the nominal, which emphasizes the importance of the use of
robust controllers for this application. Also is presented a performance analysis based
on the H1 norm that illustrates the effect of parametric uncertainties on the closed-loop
disturbance rejection capacity. An extension for the control of three-phase inverters are
presented. The three-phase robust controller is validated by means of simulations and
experimental results similar with the results obtained for the single-phase case. / Este trabalho traz como principal contribuição um procedimento de projeto de controladores
de corrente robustos por realimentação de estados aplicados a inversores conectados
à rede por meio de filtro LCL, fornecendo resultados que cumprem exigências de desempenho
da norma IEEE Standard 1547. Primeiramente, a planta é modelada no espaço
de estados e discretizada, incluindo um atraso de uma amostra na implementação do sinal
de controle, e um conjunto de controladores ressonantes de dimensão arbitrária. A
incerteza na indutância da rede é modelada, levando a uma descrição politópica do sistema.
Um controlador por realimentação de estados é então utilizado. Os ganhos deste
controlador são calculados por meio de condições baseadas em desigualdades matriciais
lineares, que garantem a alocação dos autovalores de malha fechada em regiões circulares
dentro do círculo de raio unitário. Os resultados de simulação deste controlador indicam
bom desempenho em transitórios e em regime permanente, rastreamento da referência
senoidal e rejeição de harmônicas da rede. Os resultados de simulação são comprovados
experimentalmente, utilizando um processador digital de sinais para implementação da lei
de controle. Um exemplo de projeto de um controlador não robusto, projetado para um
valor nominal da indutância da rede, é apresentado, mostrando que este controlador leva
à instabilidade para valores de indutância de rede diferentes do nominal, o que reforça
a importância do uso de controladores robustos. Também é apresentada uma análise de
desempenho utilizando a norma H1 para ilustrar o efeito de incertezas paramétricas na
capacidade de rejeição de distúrbios do sistema em malha fechada. Uma extensão para
o controle de inversores trifásicos é realizada. O controlador robusto trifásico é validado
por meio de simulações e resultados experimentais semelhantes aos obtidos para o caso
monofásico, indicando a viabilidade da técnica também para o caso multivariável.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3688 |
| Date | 24 April 2015 |
| Creators | Maccari Junior, Luiz Antonio |
| Contributors | Montagner, Vinícius Foletto, Stefanello, Márcio, Gabe, Ivan Jorge, Pinheiro, Humberto, Massing, Jorge Rodrigo |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 732b6f5e-80e3-4fd3-89a2-5be33f825d34, d147768b-6fdf-47f3-ae19-aaba4269f9b6, bea588a7-9aa3-449c-a0b4-6b8d7d513826, 9f28e316-ee36-4e91-8a48-9a86c40954c5, c438cf2f-e284-4363-9947-14cd837c2aac, 11417947-e954-46bd-b9e0-a285b1d92d63 |
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