Controlador ressonante e repetitivo de ganho escalonado aplicado a UPS

Abstract

O objetivo deste trabalho é aplicar uma técnica de ganho escalonado para os controladores Ressonante e Repetitivo em um sistema UPS (do termo em inglês, Uninterruptible Power Supplies) e comparar com as técnicas anteriores sem escalonamento. Primeiramente, se estabeleceu a norma IEC 62040-3 a ser seguida para critérios de desempenho, o sistema UPS e os controladores Ressonante e Repetitivo. Se definiu de maneira geral a estratégia de ganho escalonado e então se adaptou para o sistema de controle da UPS. Com os controladores Ressonante e Repetitivo de ganho escalonado, foram feitos dois conjuntos de simulações: com 100% de carga-não linear para avaliar a regulação de saída, THD (do inglês, Total Harmonic Distortion) e IHD (do inglês, Individual Harmonic Distortion); e com degraus aditivos e subtrativos de carga linear para avaliar o desempenho transitório. Para o Controlador Ressonante com Escalonamento e 100% de carga não-linear, o melhor resultado foi obtido com três modos ressonantes, com uma redução relativa de 13,17 % da regulação de saída e 7,04 % da THD. Para o Controlador Repetitivo com Escalonamento e 100 % de carga não-linear, os resultados se mostraram mais promissores para a Correção 3 quando o filtro passa-baixas estava com frequência de corte !c de 500 rad/s, gerando uma redução relativa de 34,44 % na regulação de saída e 13,57 % da THD. Os ensaios com carga linear avaliando o transitório não resultaram em melhora significativa se comparado ao caso sem escalonamento.

This work aim is to apply an scheduling gain techniqhe for the Resonant and Repetitive controllers in a Uninterruptible Power Supplies (UPS) system and compare it with the previous techniques without the scheduling gain. First of all, was established the IEC 62040-3 to be followed for performance criteria, the UPS system and Resonant and Repetitive controllers. The gain scheduling strategy was defined and then adapted to the UPS Control system. With the Resonant and Repetitive controllers, two sets of simulations were executed: 100% non-linear load to evaluate the output regulation, THD and IHD; and with linear load additive and subtractive steps to evaluate transient performance. For the Scheduling Resonant Controller and 100% non-linear load, the best result was obtained with three resonant modes, with a relative reduction of 13.17% in the output regulation and 7.04% in THD. For the Repetitive Controller with Scheduling and 100% of non-linear load, the results were more promising for Correction 3 when the low pass filter was with a cut-off frequency of !c 500 rad/s, performing a relative reduction of 34.44% in the output regulation and 13.57% in THD. The linear load tests evaluating the transitory did not result in improvement compared to the case without scheduling.