Procedimentos de Projeto de Controladores Repetitivos para o Estágio de Saída de Fontes  Ininterruptas de Energia

Leandro Michels; Hilton A. Gründling

doi:10.18618/REP.2005.1.039050

Authors

Leandro Michels Universidade Federal de Santa Maria Grupo de Eletrônica e Potência e Controle – GEPOC Av. Roraima, s/n, Campus Universitário, Camobi 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil
Hilton A. Gründling Universidade Federal de Santa Maria Grupo de Eletrônica e Potência e Controle – GEPOC Av. Roraima, s/n, Campus Universitário, Camobi 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2005.1.039050

Keywords:

controle discreto, controle repetitivo, fontes ininterruptas de energia

Abstract

Este artigo apresenta um procedimento de projeto de controladores repetitivos em tempo discreto para inversores PWM monofásicos para aplicações em fontes ininterruptas de energia (UPS). O procedimento de projeto proposto é focado para uma classe de controladores repetitivos de estrutura simples, que são os mais freqüentemente empregados para a aplicação em questão. O princípio de funcionamento dos controladores repetitivos é discutido em detalhes, assim como as etapas de projeto para obtenção de um controlador estável em malha fechada com rápida taxa de convergência e pequeno erro em regime permanente para várias condições de carga. Para ilustrar o procedimento de projeto proposto, são apresentados exemplos de projeto de controladores repetitivos usando no laço de realimentação instantânea uma lei de controle do tipo proporcional-derivativa com alimentação à frente (PDfeedforward). Adicionalmente, são apresentados resultados experimentais, obtidos em protótipo de 1kVA para diferentes condições de carga, com o propósito de validar o procedimento proposto.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Leandro Michels, Universidade Federal de Santa Maria Grupo de Eletrônica e Potência e Controle – GEPOC Av. Roraima, s/n, Campus Universitário, Camobi 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil

nascido em Não-Me-Toque, RS, em agosto de 1979, é engenheiro eletricista (2002) formado na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, Santa Maria, RS). Atualmente é professor substituto do Depto. de Eletrônica e Computação da Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil, e está cursando doutorado no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da mesma universidade, onde desenvolve suas atividades de pesquisa junto ao Grupo de Eletrônica de Potência e Controle (GEPOC). Suas áreas de interesse são: técnicas de controle digital aplicadas a conversores estáticos, fontes ininterruptas de energia, geradores de função CA de potência e controle digital aplicado. Leandro Michels é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP), da Sociedade Brasileira de Automática (SBA) e do The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

Hilton A. Gründling, Universidade Federal de Santa Maria Grupo de Eletrônica e Potência e Controle – GEPOC Av. Roraima, s/n, Campus Universitário, Camobi 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil

nasceu em Santa Maria, RS, Brasil, em 1954. Formou-se em Eng. Eletrônica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul , Porto Alegre, RS, Brasil, em 1977, obteve o título de Mestre em Eng. Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC, Brasil em 1980 e o título de Doutor em Ciência pelo Instituto Tecnológico da Aeronáutica, São José dos Campos, SP, Brasil em 1995. Desde 1980 pertence ao Depto. de Eletrônica e Computação da Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brasil, onde é professor titular. Suas áreas de interesse compreendem a análise, projeto e aplicação de controle de sistemas, controle discreto e controle adaptativo robusto por modelo de referência. O professor Hilton A. Gründling é membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP) e do The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

References

IEEE Std. 446-1995, IEEE Recommended Practice for Emergency and Standby Power Systems for Industrial and Commercial Applications, 1995. https://doi.org/10.1109/IEEESTD.1996.85950 DOI: https://doi.org/10.1109/IEEESTD.1996.85950

IEC 62040-3, Uninterruptible power systems (UPS) - Part 3: Method of specifying the performance and test requirement, 1999.

S. Hara, Y. Yamamoto, T. Omata and M. Nakano, "Repetitive control system: A new type servo system for periodic exogenous signals," IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 33, pp. 659-667, Jul. 1988. https://doi.org/10.1109/9.1274 DOI: https://doi.org/10.1109/9.1274

M. Tomizuka, T.-C. Tsao and K.-K. Chew, "Analysis and synthesis of discrete-time repetitive controllers", Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Vol. 111, No.3, pp.353-358, Set..1989. https://doi.org/10.1115/1.3153060 DOI: https://doi.org/10.1115/1.3153060

C. Rech, H. Pinheiro, H. A. Gründling, H. L. Hey e J. R. Pinheiro, "Comparison of Digital Control Techniques with Repetitive Integral Action for Low Cost PWM Inverters", IEEE Transaction on Power Electronics, vol. 18, no. 1, pp. 401-410, Jan. 2003. https://doi.org/10.1109/TPEL.2002.807094 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2002.807094

C. Kempf, W. Messner, M. Tomizuka e R. Horowitz, "Comparison of Four Discrete-Time Repetitive Control Algorithms", IEEE Control Systems, vol. 16, no. 6, pp. 48-54, Dez. 1993. https://doi.org/10.1109/37.248004 DOI: https://doi.org/10.1109/37.248004

B.A Francis e W. M. Wonham, "The Internal Model Principle for Linear Multivariable Regulators", Applied Mathematics and Optimization, vol 2, no.1, pp. 170-194, 1975. https://doi.org/10.1007/BF01447855 DOI: https://doi.org/10.1007/BF01447855

T. Haneyoshi, A. Kawamura, R. G. Hoft, "Waveform Compensation of PWM Inverter with Cyclic Fluctuating Loads", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 24, no. 4, pp. 582-588, Jul./Ago. 1988. https://doi.org/10.1109/28.6108 DOI: https://doi.org/10.1109/28.6108

Y.-Y. Tzou, R.-S. Ou, S.-L. Jung and M.-Y. Chang, "High-performance programmable ac power source with low-harmonic distortion using DSP-based repetitive control technique," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 12., pp. 582-589, Jul./Ago. 1995. https://doi.org/10.1109/63.602567 DOI: https://doi.org/10.1109/63.602567

K. Zhang, Y. Kang, J. Xiong and J. Cheng, "Direct repetitive control of SPWM inverter for UPS purpose," IEEE Transactions. Power Electronics., vol. 18., pp. 784-792, Maio 2003. https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.810846 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.810846

C. Rech, H. Pinheiro, H. A. Gründling, H. L. Hey and J. R. Pinheiro, "A modified discrete control law for UPS applications," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 18., pp. 1-8, Set. 2003. https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.816187 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2003.816187

C. Rech, H. Pinheiro, H. L. Hey, H. A. Gründling e J. R. Pinheiro, "Analysis and design of a repetitive predictive-PID controller for PWM inverters", in IEEE PESC'01 Conference Proc., pp.986-991, 2001. https://doi.org/10.1109/PESC.2001.954248 DOI: https://doi.org/10.1109/PESC.2001.954248

K. Ogata, Discrete-Time Control Systems, Englewood Cliffs, NJ, USA: Prentice Hall, 1987.

G. F. Franklin, J. D. Powell e A. Emami-Naeini, Feedback Control of Dynamic Systems, Addison-Wesley, Reading, MA, EUA, 1991.