Sintonia automática baseada em otimização por enxame de partículas aplicada a controladores de corrente de conversores conectados à rede
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30268 |
Resumo: | This work presents procedures of automatic tuning of state feedback controllers applied to grid-connected converters. The methodology employed here is comprised by the following steps: i) modeling the converter and the controller using state space description; ii) proposition of performance indices based on the tracking error and on constraints based on the closed-loop eigenvalue positions, taking into account parametric uncertainties and limits of the control signal; iii) employment of the particle swarm optimization algorithm in order to find the control gains by means of a search in large spaces, aiming at the minimization of the cost function and not violation of the design constraints; iv) validation of the control gains designed by means of simulations with increasing levels of fidelity, from simulation of simple linear models of the converters to simulations of the converter in hardware-in-the-loop. The design procedures are executed off-line, using the particle swarm optimization algorithm, which finds, in reasonable computational time, state feedback control gains that lead to results of good quality. The real time simulations show good tracking of sinusoidal references and good rejection of harmonics, providing grid currents complying with a standard pertinent to grid-connected converters. The experimental results in a prototype of industrial pattern prove the effectiveness of the proposal. |
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Sintonia automática baseada em otimização por enxame de partículas aplicada a controladores de corrente de conversores conectados à redeAutomated tuning based on particle swarm optimization applied to current controllers of grid-connected convertersConversores conectados à redeControladores por realimentação de estadosOtimização por enxame de partículasHardware-in-the-loopGrid-connected convertersState feedback controllersParticle swarm optimizationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis work presents procedures of automatic tuning of state feedback controllers applied to grid-connected converters. The methodology employed here is comprised by the following steps: i) modeling the converter and the controller using state space description; ii) proposition of performance indices based on the tracking error and on constraints based on the closed-loop eigenvalue positions, taking into account parametric uncertainties and limits of the control signal; iii) employment of the particle swarm optimization algorithm in order to find the control gains by means of a search in large spaces, aiming at the minimization of the cost function and not violation of the design constraints; iv) validation of the control gains designed by means of simulations with increasing levels of fidelity, from simulation of simple linear models of the converters to simulations of the converter in hardware-in-the-loop. The design procedures are executed off-line, using the particle swarm optimization algorithm, which finds, in reasonable computational time, state feedback control gains that lead to results of good quality. The real time simulations show good tracking of sinusoidal references and good rejection of harmonics, providing grid currents complying with a standard pertinent to grid-connected converters. The experimental results in a prototype of industrial pattern prove the effectiveness of the proposal.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste trabalho apresenta procedimentos de sintonia automática de controladores de corrente por realimentação de estados aplicados a conversores conectados à rede. A metodologia empregada é composta pelos seguintes passos: i) modelagem do conversor e do controlador utilizando descrição no espaço de estados; ii) proposição de índices de desempenho baseados no erro de rastreamento e de restrições baseadas na posição dos autovalores do sistema em malha fechada, levando em conta incertezas paramétricas e limites do sinal de controle; iii) utilização de um algoritmo de otimização por enxame de partículas para encontrar os ganhos de controle por meio de busca em espaços amplos, visando à minimização da função custo e à não violação das restrições; iv) validação dos ganhos de controle projetados por meio de simulações com progressivos níveis de fidelidade, que vão desde simulações de modelos lineares dos conversores, até simulações dos conversores em tempo real com hardware-in-the-loop. Os procedimentos de projeto de controladores propostos são executados off-line, utilizando um algoritmo de otimização por enxame de partículas que encontra, em tempo computacional razoável, ganhos de realimentação de estados que produzem resultados de boa qualidade para as correntes de rede. Os resultados de simulação em tempo real mostram bom rastreamento de referências senoidais e boa rejeição de distúrbios harmônicos, gerando correntes de rede em conformidade com norma pertinente a conversores conectados com a rede. Os resultados experimentais em protótipo de padrão industrial comprovam a efetividade da proposta.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaMontagner, Vinícius Folettohttp://lattes.cnpq.br/1107194715234856Hollweg, Guilherme VieiraMaccari Junior, Luiz AntonioKoch, Gustavo GuillhermeTambara, Rodrigo VarellaMattos, Everson2023-09-25T15:52:06Z2023-09-25T15:52:06Z2023-08-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/30268porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-09-25T15:52:06Zoai:repositorio.ufsm.br:1/30268Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-09-25T15:52:06Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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