Desenvolvimento de controle descentralizado para equilíbrio de correntes em conversores boost paralelo
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Gabriel Azevedo Fogli
Tiago de Sá Ferreira
Eduardo Moreira Vicente
Tiago de Sá Ferreira
Eduardo Moreira Vicente
Resumo
Os conversores celulares são estruturas multiníveis que são capazes de operar de forma
relativamente independente. Essa implementação tem sido cada vez mais utilizada com a
expansão da eletrônica de potência voltada aos sistemas de geração de energia elétrica e
na popularização dos carros elétricos. Nesses sistemas é importante garantir uma igual
distribuição de corrente entre as células e a redução da relevância dos barramentos de
comunicação é crucial para garantir a robustez do sistema. Desse modo, esse projeto se
propõe a elaborar um controle de desequilíbrios de corrente de maneira completamente
descentralizado para um conversor do tipo boost paralelo, de modo que com base nos valores
de tensão medida em uma célula se estime a corrente dos demais módulos. Assim, por meio
de simulações no software PLECS, se define os comportamentos das variáveis elétricas
do conversor, constrói-se uma estrutura de estimador e projeta-se os controladores para
esse sistema. Os comportamentos das equações e controladores são validados por software.
Desse modo, o conversor boost tem seu estimador e controle estruturado permitindo a sua
utilização para garantir o equilíbrio das correntes do conversor. Por meio dos testes foi
avaliada a capacidade do sistema de operar em diferentes condições de operação, bem como
a variação dos erros de balanceamento observados. Além disso, foi analisada a capacidade
de reduzir os desequilíbrios de corrente, mesmo com variações paramétricas nos indutores
dos conversores boost.
Abstract
Cellular converters are multilevel structures capable of operating relatively independently.
This implementation has been increasingly used with the expansion of power electronics
aimed at electrical power generation systems and the popularization of electric cars. In
these systems, it is important to ensure an equal distribution of current among the cells,
and reducing the relevance of communication buses is crucial to ensure system robustness.
Thus, this project proposes to develop a completely decentralized current unbalance control
for a parallel boost converter, so that, based on the voltage values measured in one cell,
the status of the other modules can be estimated. Through simulations in PLECS software,
the behaviors of the converter’s electrical variables are defined, an estimator structure is
built, and controllers for this system are designed. The behaviors of the equations and
controllers are validated by software. Therefore, the boost converter has its estimator and
control structured, allowing its use to ensure the balance of the converter’s currents. The
tests assessed the system’s ability to operate under different operating conditions, as well
as the variation in balancing errors observed. In addition, the ability to reduce current
imbalances was analyzed, even with parametric variations in the boost converter inductors.
Assunto
Engenharia elétrica, Conversores de corrente elétrica, Eletrônica de potência
Palavras-chave
Boost paralelo, Conversor celular, Conversor multinível;, Controle descentralizado, Controle de desequilíbrio
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