Controle repetitivo implementado por estruturas real e complexa : uma abordagem unificada

Abstract

A maior parte da geração, transmissão, distribuição e consumo de energia elétrica é feita utilizando corrente alternada, portanto, os conversores estáticos conectados à rede elétrica normalmente contêm um estágio de inversão. O desempenho dessa classe de conversores depende fortemente da estratégia de controle aplicada a malha de corrente do seu estágio de inversão. Em decorrência desse fato, o foco inicial desta tese é fazer um estudo das principais técnicas de controle de corrente baseadas no princípio do modelo interno e voltadas para inversores. Neste cenário, os controladores repetitivos representam uma solução atrativa para realização do controle de sistemas com referência periódica ou sinais de perturbação com alto conteúdo harmônico. Nas últimas duas décadas, diversos trabalhos propuseram controladores repetitivos que possuem estruturas distintas, mas que cobrem a mesma aplicação-alvo. Um exemplo disso é observado ao comparar os trabalhos que propõem controladores repetitivos para controle de harmônicas ímpares. Contudo, para que um projetista possa escolher qual dessas estruturas é a mais adequada para sua aplicação, ele deve ser, primeiramente, capaz de diferenciá-las. Dessa forma, esta tese propõe uma célula primitiva repetitiva, a partir da qual todos os controladores repetitivos avaliados durante a revisão bibliográfica podem ser decompostos. Como consequência dessa abordagem unificada, ao estudar as características operacionais da célula primitiva, pode-se inferir algumas características de estabilidade e desempenho das estruturas de controle repetitivo mais modernas. Após a proposta da célula primitiva repetitiva, uma análise teórica é desenvolvida sobre sua estabilidade entrada-saída, a partir da qual é realizado um estudo sobre suas configurações de implementação. Como desdobramento desta pesquisa, um controlador repetitivo real de ordem nk ± m foi proposto, o qual apresenta melhores características de estabilidade que os demais controladores repetitivos reais de ordem nk ± m anteriormente propostos na literatura. As propostas teóricas são validadas através de simulação e experimentos, em que são aplicadas em um filtro ativo de potência em paralelo trifásico para atenuar a distorção harmônica de corrente decorrente de um retificador a diodos. Finalmente, os controladores propostos e outras soluções encontradas na literatura são avaliadas em uma análise comparativa, mostrando que as propostas são adequadas para sistemas de controle com sinais exógenos com alta contaminação harmônica.