Controlador Híbrido Robusto PID-MRAC aplicado aos Conversores DC-DC Conectados em Cascata

Rodrigo Paz França; Fabricio Hoff Dupont; Rodrigo Varella Tambara; José Renes Pinheiro

doi:10.18618/REP.2024.1.0036

Authors

Rodrigo Paz França Grupo de Eletrônica de Potência e Controle - GEPOC, Universidade Federal de Santa Maria - UFSM, Santa Maria, Brasil https://orcid.org/0000-0001-6272-7289
Fabricio Hoff Dupont Grupo de Desenvolvimento Tecnológico - GDT, Universidade Comunitária Regional de Chapecó - Unochapecó, Chapecó, Brasil https://orcid.org/0000-0003-2257-2897
Rodrigo Varella Tambara Grupo de Eletrônica de Potência e Controle - GEPOC, Universidade Federal de Santa Maria - UFSM, Santa Maria, Brasil https://orcid.org/0000-0003-2968-6184
José Renes Pinheiro Grupo de Eletrônica de Potência e Controle - GEPOC, Universidade Federal de Santa Maria - UFSM, Santa Maria, Brasil https://orcid.org/0000-0001-9686-8004

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2024.1.0036

Keywords:

Geração Distribuída, Estabilidade, Sistema em cascata, Controle adaptativo, Incertezas

Abstract

Sistemas de Geração Distribuída são formados pela conexão de diversos elementos como conversores de energia, inversores, filtros, entre outros, que são projetados individualmente para garantir estabilidade e desempenho. Devido à interação entre os elementos conectados, o sistema pode se tornar instável ou oscilatório. A literatura relaciona esse problema ao comportamento de Carga de Potência Constante de conversores operando em malha fechada. Entretanto, este trabalho demonstra que o problema de instabilidade nesse tipo de sistema pode estar relacionado com incertezas presentes na planta e suas interações. Utilizando um estudo de caso que formado por um filtro de entrada LC conectado em cascata com um conversor Buck com um compensador na tensão de saída e, por meio do critério de Middlebrook, identificouse que o sistema em cascata é instável, e através do Teorema do Elemento Extra mostrou-se que isso é devido a presença de dinâmicas não modeladas. Assim, pelo fato de controladores clássicos do tipo PID não garantirem, em muitos casos, a estabilidade, em sistemas conectados em cascata, este artigo propõe um controlador híbrido robusto PID-MRAC. Nesse controlador, a saída do PID é responsável por manter o adequado desempenho transitório e a ação MRAC é responsável pela robustez em relação às incertezas estruturadas e não estruturadas.

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Author Biographies

Rodrigo Paz França, Grupo de Eletrônica de Potência e Controle - GEPOC, Universidade Federal de Santa Maria - UFSM, Santa Maria, Brasil

nasceu em Quaraí, RS, Brasil, em 1991. Recebeu o grau de Engenheiro de Controle e Automação e Mestre em Engenheira Elétrica pela PUC-RS, Brasil, em 2013 e 2016. Recebeu o grau de doutor em Engenharia Elétrica na Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, Brasil, em 2020. Seu interesse atual em pesquisa inclui modelagem de sistemas, controle robusto, e analise da estabilidade.

Fabricio Hoff Dupont, Grupo de Desenvolvimento Tecnológico - GDT, Universidade Comunitária Regional de Chapecó - Unochapecó, Chapecó, Brasil

recebeu o grau de Engenheiro de Telecomunicações (2007) e Mestre em Engenharia Elétrica (2010) pela Universidade Regional de Blumenau (FURB), Brasil, e Doutor em Engenharia Elétrica (2014) pela Universidade Federal de Santa Maria, (UFSM), Brasil. Atualmente é professor na Universidade Comunitária da Região de Chapecó e Diretor de Engenharia da empresa Latina Controle e Automação. É membro das sociedades PELS e IES da IEEE. Seus interesses atuais em pesquisa incluem eletrônica industrial, fontes de alimentação, modelagem e controle de conversores estáticos e técnicas de otimização aplicadas à eletrônica de potência.

Rodrigo Varella Tambara, Grupo de Eletrônica de Potência e Controle - GEPOC, Universidade Federal de Santa Maria - UFSM, Santa Maria, Brasil

possui graduação, mestrado e doutorado em Engenharia de Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria em 2008, 2010 e 2014, respectivamente. Atualmente é professor da UFSM. Seus interesses de pesquisa incluem controle adaptativo e aplicações de controle em eletrônica de potência. É docente permanente do Programa de PósGraduação de Engenharia Elétrica da UFSM e pesquisador dos grupos de pesquisa GSEC e GEPOC.

José Renes Pinheiro, Grupo de Eletrônica de Potência e Controle - GEPOC, Universidade Federal de Santa Maria - UFSM, Santa Maria, Brasil

recebeu o grau de Engenheiro Eletricista pela UFSM, e os graus de Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica pela UFSC, em 1981, 1984, e 1994, respectivamente. É Prof. Titular (Voluntário) do DPEE da UFSM, onde atua desde 1985. Desde 2018, também atua como Prof. Titular Visitante no PPGEE da UFBA. Em 1987, foi um dos fundadores e líder do Grupo de Eletrônica de Potência e Controle (GEPOC). Entre 2006 e 2015 foi coord. do PPGEE da UFSM. Entre 2001 e 2002, realizou pós-doutorado no Center for Power Electronics Systems (CPES), Virginia Tech, EUA. Suas principais linhas de pesquisas e interesse incluem Projetos Otimizados de conversores estáticos, Sistemas Híbridos de conversão estática de energia, Conversão de Energia em Alta Frequência, Modelagem e Controle de Conversores Estáticos e Sistemas Distribuídos de Energia. É membro da SOBRAEP, da SBA, e das Sociedades PELS, IAS, IES e PES da IEEE.

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