Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gabe, Ivan Jorge
Data de Publicação: 2008
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8451
Resumo: This dissertation deals with the design of a robust current control loop applied to voltage source inverters connected to the grid thought LCL-filter used in distributed generation systems. The utilization of the LCL-filter bring the need of damping the characteristic resonance of the filter. Two alternatives are generally considered in the literature. The passive damping, that add a passive element, generally a resistor or a additional passive element in the filter circuit and the active damping, that introduce a specific controller in the inverter current control loop. The active damping present more flexibility in the implementation and do not present energy losses like passive damping, so is the preferred damping method in high power applications. The main challenge to the damping method is keep the performance and avoid instability and controllers interactions even when impedance variations occur in the grid. In this dissertation, are proposed two control schemes for achieve the active damping of the filter resonance. In the first one, a robust partial state feedback is derived to allocate the poles of the LCL-filter inside the unity ratio circle for a given grid impedance variation. The feedback gains are obtained by a LMI condition that assure robust pole location in a pre-establish region of the unity ratio circle. In the second method, is proposed a predictive state estimator based on the multirate observers theory. This estimator allow feeding back the estimated stated by the measure of only one state variable. Moreover, the predictive action of the observer, eliminate the time delay of the control loop improving the stability margins of the system. Experimental results of a setup of 10kW DSP based are presented.
id UFSM_f7915c36434e85ba61585b7a02a0cf54
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/8451
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCLContribution to the control of voltage source PWM inverters connected to the grid through LCL-filtersEnergia eólicaInversores PWMFiltros LCLDesigualdades matriciais linearesDesempenho robustoWind powerPWM invertersLCL filtersLinear matrix inequalitiesRobust performanceCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis dissertation deals with the design of a robust current control loop applied to voltage source inverters connected to the grid thought LCL-filter used in distributed generation systems. The utilization of the LCL-filter bring the need of damping the characteristic resonance of the filter. Two alternatives are generally considered in the literature. The passive damping, that add a passive element, generally a resistor or a additional passive element in the filter circuit and the active damping, that introduce a specific controller in the inverter current control loop. The active damping present more flexibility in the implementation and do not present energy losses like passive damping, so is the preferred damping method in high power applications. The main challenge to the damping method is keep the performance and avoid instability and controllers interactions even when impedance variations occur in the grid. In this dissertation, are proposed two control schemes for achieve the active damping of the filter resonance. In the first one, a robust partial state feedback is derived to allocate the poles of the LCL-filter inside the unity ratio circle for a given grid impedance variation. The feedback gains are obtained by a LMI condition that assure robust pole location in a pre-establish region of the unity ratio circle. In the second method, is proposed a predictive state estimator based on the multirate observers theory. This estimator allow feeding back the estimated stated by the measure of only one state variable. Moreover, the predictive action of the observer, eliminate the time delay of the control loop improving the stability margins of the system. Experimental results of a setup of 10kW DSP based are presented.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoEsta dissertação de mestrado trata do projeto de uma malha de controle de corrente robusta para inversores alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL, utilizados em sistemas de geração distribuída. A utilização do filtro-LCL traz consigo a necessidade do amortecimento adequado da ressonância característica deste filtro. Dois tipos de amortecimento são apresentados na literatura para solucionar este problema. O amortecimento passivo, que consiste na introdução de um resistor ou filtro passivo adicional no circuito e o amortecimento ativo, que é baseado na introdução de um controlador digital específico na malha de controle de corrente do inversor. O amortecimento ativo, por apresentar maior flexibilidade de implementação e não apresentar perdas de energia, é o método preferencialmente utilizado. O principal desafio na utilização do amortecimento ativo é manter um desempenho satisfatório na presença de incertezas na impedância da rede no ponto de conexão. Neste trabalho, são propostas duas técnicas de amortecimento ativo robusto. Na primeira delas, uma retroação parcial de estados robusta é obtida para alocar os pólos da planta numa região contida no círculo unitário para uma dada faixa de variação de impedância da rede. Os ganhos da retroação de estados são obtidos a partir de um sistema de desigualdades matriciais lineares (LMI), que garantem alocação robusta dos pólos do sistema afetado por incertezas paramétricas e por atraso de transporte. No segundo método é proposto um estimador preditivo de estados baseado em observadores por múltiplas amostras, que permite fazer a retroação de estados estimados a partir da medida de apenas um dos estados da planta. Além disso, elimina o atraso de transporte da implementação digital aumentando a robustez do sistema. Resultados experimentais de um inversor de 11 kW controlado por um DSP de ponto fixo, conectado à rede com um filtro-LCL são apresentados para validar as analises desenvolvidas e demonstrar o bom desempenho dos controladores propostos.Universidade Federal de Santa MariaBREngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaPinheiro, Humbertohttp://lattes.cnpq.br/5900576762082210Pinheiro, José Reneshttp://lattes.cnpq.br/2333794966860226Montagner, Vinícius Folettohttp://lattes.cnpq.br/1107194715234856Gabe, Ivan Jorge2017-05-262017-05-262008-03-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfGABE, Ivan Jorge. Contribution to the control of voltage source PWM inverters connected to the grid through LCL-filters. 2008. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2008.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8451porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-04-28T18:36:51Zoai:repositorio.ufsm.br:1/8451Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-04-28T18:36:51Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL
Contribution to the control of voltage source PWM inverters connected to the grid through LCL-filters
title Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL
spellingShingle Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL
Gabe, Ivan Jorge
Energia eólica
Inversores PWM
Filtros LCL
Desigualdades matriciais lineares
Desempenho robusto
Wind power
PWM inverters
LCL filters
Linear matrix inequalities
Robust performance
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL
title_full Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL
title_fullStr Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL
title_full_unstemmed Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL
title_sort Contribuição ao controle de inversores PWM alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL
author Gabe, Ivan Jorge
author_facet Gabe, Ivan Jorge
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Pinheiro, Humberto
http://lattes.cnpq.br/5900576762082210
Pinheiro, José Renes
http://lattes.cnpq.br/2333794966860226
Montagner, Vinícius Foletto
http://lattes.cnpq.br/1107194715234856
dc.contributor.author.fl_str_mv Gabe, Ivan Jorge
dc.subject.por.fl_str_mv Energia eólica
Inversores PWM
Filtros LCL
Desigualdades matriciais lineares
Desempenho robusto
Wind power
PWM inverters
LCL filters
Linear matrix inequalities
Robust performance
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic Energia eólica
Inversores PWM
Filtros LCL
Desigualdades matriciais lineares
Desempenho robusto
Wind power
PWM inverters
LCL filters
Linear matrix inequalities
Robust performance
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description This dissertation deals with the design of a robust current control loop applied to voltage source inverters connected to the grid thought LCL-filter used in distributed generation systems. The utilization of the LCL-filter bring the need of damping the characteristic resonance of the filter. Two alternatives are generally considered in the literature. The passive damping, that add a passive element, generally a resistor or a additional passive element in the filter circuit and the active damping, that introduce a specific controller in the inverter current control loop. The active damping present more flexibility in the implementation and do not present energy losses like passive damping, so is the preferred damping method in high power applications. The main challenge to the damping method is keep the performance and avoid instability and controllers interactions even when impedance variations occur in the grid. In this dissertation, are proposed two control schemes for achieve the active damping of the filter resonance. In the first one, a robust partial state feedback is derived to allocate the poles of the LCL-filter inside the unity ratio circle for a given grid impedance variation. The feedback gains are obtained by a LMI condition that assure robust pole location in a pre-establish region of the unity ratio circle. In the second method, is proposed a predictive state estimator based on the multirate observers theory. This estimator allow feeding back the estimated stated by the measure of only one state variable. Moreover, the predictive action of the observer, eliminate the time delay of the control loop improving the stability margins of the system. Experimental results of a setup of 10kW DSP based are presented.
publishDate 2008
dc.date.none.fl_str_mv 2008-03-28
2017-05-26
2017-05-26
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv GABE, Ivan Jorge. Contribution to the control of voltage source PWM inverters connected to the grid through LCL-filters. 2008. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2008.
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8451
identifier_str_mv GABE, Ivan Jorge. Contribution to the control of voltage source PWM inverters connected to the grid through LCL-filters. 2008. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2008.
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/8451
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1805922130098913280