Controladores ressonantes-repetitivos em sistemas ininterruptos de energia

Abstract

Este trabalho apresenta o estudo da integração dos controladores ressonante e repetitivo aplicados aos sistemas ininterruptos de energia. Através da associação de dois compensadores baseados no princípio do modelo interno, busca-se verificar que o modo ressonante sintonizado na frequência fundamental atua no seguimento assintótico da referência e também na rápida resposta transitória. Também, procura-se mostrar que os modos do repetitivo são utilizados para rejeição de distúrbios periódicos inseridos por cargas não lineares. Um filtro complementar para evitar interposições nas frequências de resposta é colocado em série com o controlador repetitivo, assim, é possível mostrar que a nova estrutura assemelha-se à estratégia de múltiplos controladores ressonantes, porém com um menor conjunto de parâmetros a serem determinados. Após a obtenção do projeto de três controladores distintos: ressonante, repetitivo e paralelo ressonante-repetitivo no domínio contínuo, são realizadas simulações computacionais do sistema de interesse mediante a co-simulação entre o software Matlab/Simulink com a aplicação PSIM. Em seguida, os controladores são discretizados e implementados utilizando o Matlab/Simulink em uma plataforma em tempo real baseada na placa de aquisição de dados dSPACE DS1104, para que seja possível a realização de experimentos em um processo real. Por fim, é avaliado o comportamento e desempenho das técnicas de controle através dos resultados práticos obtidos em um inversor comercial, que são comparados com as exigências das normas internacionais IEEE Std 944 e IEC 62040. Constatam-se bom desempenho estático e dinâmico dos três controladores e a rejeição aos distúrbios periódicos gerados pela carga não linear quando empregados os controladores repetitivo e paralelo ressonante-repetitivo.

This work presents the study of the integration of resonant and repetitive controllers applied to Uninterruptible Power Supplies. By combining two controllers based on the internal model principle, the aim is to verify that the resonant mode tuned to the fundamental frequency operates in the asymptotic reference tracking and also with fast transient response. This work also aims to show that the repetitive modes are used to reject periodic disturbances introduced by nonlinear loads. A complementary filter is placed in series with the repetitive controller to avoid interpositions in the response frequencies, thus allowing to show that the new structure resembles the multiple resonant controllers strategy, however with a smaller number of parameters to be determined. Once obtained the design of three distinct controllers: resonant, repetitive and parallel resonant-repetitive in the continuous domain, computer simulations of the system are performed by co-simulation between the softwares Matlab/Simulink and the PSIM application. Afterwards, the controllers are discretized and implemented using Matlab/Simulink in a real-time platform based on the data acquisition board dSPACE DS1104, in order to allow experiments execution in a real process. Finally, this work evaluates the behavior and the performance of the control techniques by practical results achieved in a comercial inverter, which are compared with the requirements of the international standards IEEE Std 944 and IEC 62040. Lastly, it is observed a good static and dynamic performance of the three controllers and also the rejection of periodic disturbances generated by the nonlinear load when employed the repetitive and parallel resonant-repetitive controllers.