Projeto do Controle Preditivo Baseado no Modelo com Modulação Usando o Mapa de Desempenho de um VSC com Filtro L Conectado a Rede

Abstract

Resumo -O controle preditivo baseado no modelo é uma técnica muito utilizada para lidar com os desafios do controle de conversores de potência empregados como interface entre energias renováveis e a rede elétrica. Essa técnica combina o controle em malha fechada com minimização do erro e do esforço de controle, mas a sintonia de forma sistemática ainda é um desafio em aberto e pouco se conhece sobre os efeitos dos parâmetros desse controlador no desempenho em malha fechada de conversores fonte de tensão conectados à rede.Neste artigo um controlador preditivo com modulação é aplicado no referencial síncrono a um conversor de potência com filtro indutivo. Como proposta de sintonia do controlador, primeiro avalia-se os polos de malha fechada para limitar os parâmetros e garantir a estabilidade. Depois o desempenho em malha fechada é refinado mapeando o desempenho do sistema de controle considerando simultaneamente horizontes de tempo do modelo preditivo e os fatores de peso da função custo. Os ajustes propostos para o controlador foram validados experimentalmente em uma bancada de baixa potência e comparados com o preditivo Finite Control Set. Os resultados corroboram o projeto do controlado com desempenho comparável e até superior a outras técnicas de controle avançado.Palavras-chave -Controle preditivo.Controle de corrente.Conversor CC-CA. Conversor com filtro L. Conversor conectado à rede. Projeto do controle preditivo.MPC design control modulation using performance map applied to VCS-grid converter with L filter

Robust Model Predictive Control of a Renewable Energy Converter Under Parametric Uncertainty Conditions

“…A. Tuning the CCS-MPC under nominal conditions Experimental tests in this section were conducted to compare the performance of four different CCS-MPC controller tunings numbered (2) through (5) with n y = n u = 1. Tuning (4) had a γ u /γ y value of 10 −5 and the resulting measurements for the i g,d and i g,q components of the grid current are shown in Fig.…”

“…The MPC strategy's predictive model (Fig. 1) employs model from (5) to forecast the future behavior of power injected into the grid up to the sliding horizon n y [38], [44]. The predictive model in ( 6) is formed by successive applications of (5), where: ⃗ Y ∈ ℜ ny×2 is the prediction vector of the system output defined in (7); ⃗ x (k) are the actual measurements of the state variables; U ∈ ℜ 2nu×1 is the prediction vector of the control signal up to the horizon n u defined in (9); Ψ is the predictive state matrix defined in (10).…”

“…The details of the grid-connected VSC's nominal configuration can be found in Table II. According to [47], the eigenvalues given by ( 17) are the closed-loop poles of the CCS-MPC controller, which can be deduced by substituting the control law from ( 16) into the discrete model from (5).…”

“…To conduct the RS analysis, we use the plant model represented by (5) with uncertainties in the L-filter parameters (L g and R g ) above and below the nominal values. We aim to determine the minimum RS margin of the closed-loop CCS-MPC control system.…”

“…According to [4], the passive filter is required to attenuate the harmonic components created by the switched voltage as well as nonlinearities such as the dead time of the VSC switches. In this work, we consider the inductive (L) filter topology due to its easy implementation as addressed in recent literature [5]- [8]. Although higher-order filters such as inductive-capacitive (LC) or inductive-capacitive-inductive (LCL) have advantages in terms of size, cost, and attenuation of harmonic distortions, the control system design and implementation complexity increases dramatically due to characteristic resonance, which necessitates either an active or passive technique of attenuation [9], [10].…”