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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-13022020-091115
Document
Author
Full name
Pedro Henrique Itio Hayashi
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Matakas Junior, Lourenço (President)
Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão
Mussa, Samir Ahmad
Title in Portuguese
Controle de rastreamento de corrente e de tensão em conversores trifásicos a três e a quatro fios no sistema de coordenadas ABC.
Keywords in Portuguese
Controle digital
Conversores de potência
Eletrônica de potência
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta e compara estratégias de controle de corrente e de tensão de conversores trifásicos a três e a quatro fios no sistema de referências abc. Para o controle de corrente se considera o uso de um filtro de potência indutivo. Já para o controle de tensão se considera o uso de um filtro LC, além do uso do controle em cascata. Essa estratégia considera o uso de uma malha de corrente interna e uma de tensão externa. O trabalho foi desenvolvido com base numa abordagem multivariável, utilizando-se de representações no espaço de estados e de matrizes de transferência para descrever o comportamento dos sistemas trifásicos. O comportamento dos sistemas trifásicos foi comparado com o do sistema do conversor monofásico. Demonstrou-se que é possível desacoplar as malhas de controle dos conversores trifásicos no sistema de referência abc ao se utilizar uma estrutura de controle de corrente com N-1 controladores (N é o número de fios) que anula as componentes de sequência zero dos sinais de controle. A partir desse resultado, o projeto de controle multivariável foi reduzido para um projeto de controlador Single-Input Sigle-Output (SISO). A metodologia de projeto consistiu: na modelagem dos sistemas a serem controlados; no projeto dos parâmetros do controle de corrente e depois do controle de tensão; na simulação computacional; e na implementação dos controladores escolhidos em uma plataforma conversora trifásica real funcionando como uma fonte de tensão trifásica programável. As estratégias de controle estudadas foram: Dead-Beat, Proporcional (P), Proporcional-Integral (PI), Proporcional-Ressonante (PR), Proporcional com Múlitplos Ressonantes (P+MR) e Repetitivo baseado no filtro DFT (Digital Fourier Transform). Ao final do trabalho, um controlador P foi escolhido para a malha interna de corrente e um controlador P+MR para a malha externa de tensão. Foram realizados feedforwards (FF) para a tensão de carga e para a corrente de saída.
Title in English
Current and voltage tracking control in three and four wire three-phase converters in the ABC coordinate system.
Keywords in English
Digital control
Power converters
Power electronics
Abstract in English
This work presents and compares current and voltage control strategies for three and four-wire converters in the abc reference system. For the current control, it is considered the use of an inductive power filter. As for the voltage control, the use of a LC filter and of cascaded control loops are considered. This strategy considers the use of an internal current loop and an external voltage loop. The work was developed based on a multivariable approach, utilizing state space representations and transfer matrices to describe the behavior of the three-phase systems. The behavior of the three-phase systems was compared to that of the single-phase converter. It was demonstrated that it is possible to decouple the three-phase converters control loops in the abc reference frame by using a current control structure with N-1 controllers (N is the number of wires) that cancels the zero-sequence components of the control signals. With that result, the multivariable control project was reduced to a Single-Input Single-Output (SISO) controller project. The project methodology consisted of: the modeling of the systems to be controlled; the project of the parameters for the current control and later for the voltage control; computer simulation; and the implementation of the chosen controllers in a real three-phase converter platform functioning as a programmable three-phase voltage source. The studied control strategies were: Dead-Beat, Proportional (P), Proportional-Integral (PI), Proportional-Resonant (PR), Proportional with Multiple Resonants (P+MR) and Repetitive based on the DFT (Digital Fourier Transform) filter. At the end of this work, a P controller was chosen for the internal current loop and a P+MR controller for the external voltage loop. Feedforwards (FF) were utilized for the load voltage and for the output current.
 
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Publishing Date
2020-02-13
 
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