Projeto de controlador proporcional-múltiplo-ressonante sintonizado por VRFT para rejeição de harmônicas em fonte de alimentação ininterrupta

Abstract

Este trabalho aplica uma topologia de controle em cascata para acionar o estágio de saída de uma fonte de alimentação ininterrupta. No laço externo, um controlador proporcionalmúltiplo-ressonante atua sobre o erro de seguimento de referência. Internamente, a corrente no indutor do filtro de saída é realimentada por um controlador proporcional. Essa configuração possibilita o seguimento de uma referência senoidal de frequência pré-estabelecida, bem como a rejeição de perturbações em suas componentes harmônicas. A sintonia de ambos os controladores é realizada pelo método virtual reference feedback tuning, a partir de dados coletados de um único ensaio em malha aberta, sem que seja determinado um modelo para o processo. A dinâmica da fonte de alimentação ininterrupta é simulada pelo software PSIM, enquanto o sistema de controle é implementado através do Simulink/ MATLAB. O desempenho do sistema em malha fechada é avaliado com base na norma ISO/IEC 62040-3:2011. Os resultados mostram que, até a 7ª harmônica, os controladores efetivamente atuam na atenuação das distorções harmônicas nas frequências para as quais são projetados, além de fornecer seguimento à referência senoidal especificada. Para harmônicas de maior ordem, o sistema em malha fechada mostra-se instável nas condições examinadas.

This project applies cascade control to drive the output stage of an uninterruptible power supply. On the external loop, a proportional multi-resonant controller feedbacks the reference error. Internally, a proportional controller takes the current through the output filter inductor. This topology is capable of following a sinusoidal reference of pre-established frequency, as well as attenuating harmonic disturbances. Both controllers are tuned by virtual reference feedback tuning, using data from a single open-loop experiment. No process model is required. The dynamics of the uninterruptible power supply are simulated using PSIM, whilst the control system is implemented through Simulink/MATLAB. The closed-loop performance is evaluated in conformance to the ISO/IEC 62040-3:2011 standard. Results show that, up to the 7th harmonic, the controllers effectively attenuate harmonic distortions in the frequencies for which they were designed, besides providing tracking of the specified sinusoidal reference. For higher order harmonics, the closed-loop system becomes unstable under the tested conditions.