Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Many control techniques applied to converters with power factor correction (PFC) use
cascaded control to compensate the output voltage and the input current. These techniques
usually employ linear time-invariant (LTI) models and ignore the periodic output
voltage oscillation by using compensator with low-pass characteristic. To ensure correlation
between the rectifier and its LTI model, as well as power factor correction, these
techniques reduce the crossing frequency, which result in a closed-loop voltage with poor
dynamic response. Aiming to reduce the time-response designers have associated notch
filters into the controller to increase the bandwidth. These filters increase the attenuation
in ripple frequencies making possible to enlarge system bandwidth without compromising
power factor correction. However, increasing the crossing frequency enhances the interaction
between ac output components and the feedback system. In these cases, linear
time-invariant (LTI) approach can not adequately represent the closed loop dynamics. As
a result, LTI stability analysis based on LTI approach is no longer valid. On the other
hand, a better dynamic representation can be achieved by using linear time-periodic models
(LTP). These models include the modulation effects inherent in the output voltage
dynamics. This work presents an alternative systematic methodology to perform the stability
analysis for continuous-time closed-loop control systems using linear time-periodic
(LTP) models. This methodology use an LTP representation in frequency domain called
harmonic transfer function (HTF). This method extends the multi-variable LTI techniques
for LTP approach. Finally is detailed the stability analysis of full-bridge and half-bridge
single-phase PFC rectifiers. Theoretical, simulation and experimental results are presented
to validate the proposed technique. / Muitas técnicas de controle aplicadas a retificadores monofásicos com correção do fator
de potência (PFC) utilizam controladores em cascata para compensação da tensão de
saída e da corrente de entrada. Essas técnicas, em geral, empregam modelos lineares e
invariantes no tempo (LTI) e desconsideram as oscilações periódicas presentes nas tensões
de saída, fazendo uso de leis de controle com características passa-baixa. Para garantir a
correlação entre o modelo LTI e o retificador, bem como a correção do fator de potência,
estas estratégias utilizam banda-passante reduzida, o que limita consideravelmente a resposta
dinâmica da compensação da tensão. No intuito de reduzir o tempo de resposta da
malha de tensão, sem comprometer a correção do fator de potência, projetistas têm associado
filtros rejeita-banda à malha de controle. Esses filtros acentuam a atenuação nas
frequências de interesse e, assim, possibilitam elevar a banda-passante sem comprometer a
correção do fator de potência na entrada. Porém, a elevação da banda-passante aumenta
a interação das componentes alternadas da tensão do lado cc com o sistema de compensação.
Nestes casos, a abordagem LTI pode não representar adequadamente as dinâmicas
de malha fechada e, consequentemente, não é válida para a análise da estabilidade. Por
outro lado, uma melhor representação dinâmica da malha de compensação da tensão de
retificadores PFC monofásicos pode ser obtida com a utilização de modelos lineares periódicos
no tempo (LTP). Esses modelos dinâmicos incluem os efeitos de modulação inerentes
da dinâmica da tensão de saída. Este trabalho apresenta uma metodologia sistemática
alternativa para a análise da estabilidade de malha fechada de retificadores PFC monofásicos
empregando-se modelos LTP em tempo contínuo. A metodologia de análise da
estabilidade utiliza uma representação dos modelos LTP no domínio da frequência, denominado
função de transferência harmônica (HTF). Esta representação estende as técnicas
clássicas de análise da estabilidade de sistemas LTI multivariáveis para a abordagem LTP.
Por fim, são detalhadas as análise de estabilidade dos retificadores monofásicos em ponte
completa e meia ponte, considerando-se a operação com correção do fator de potência de
entrada. Resultados teóricos, de simulação e experimentais são apresentados para validar
a técnica de análise da estabilidade.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/8517 |
| Date | 30 July 2012 |
| Creators | Scapini, Rafael Zanatta |
| Contributors | Michels, Leandro, Cardoso, Rafael, Pinheiro, Humberto |
| 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/masterThesis |
| 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, 500, 300, 300, 500, 7ad1774a-99ab-4c2c-ac49-2ac5efe7ffab, eaa6fd05-f9c4-4198-8cc7-cd23156fc629, fe310a04-936c-4a0f-8402-6222a1c8f5a5, f19e5179-713f-484c-97b3-fbd5a2eeb941 |
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