Dissertação

{en_GB=Voltage Nonlinear Control in Multiterminal HVDC Networks} {} EVALUATED

{pt=A utilização das redes de corrente continua (DC do inglês Direct Current), incluindo a transmissão de energia em corrente contínua a alta tensão HVDC, tornou-se uma realidade nestes últimos anos, com o avanço da eletrónica de potência. Quando comparado com a tradicional transmissão de energia em corrente alternada a alta tensão HVAC, o sistema HVDC para longas distâncias apresenta vantagens ao nível ambiental, custo, peso, perdas, saúde pública e permite a ligação entre duas redes AC assíncronas independentes diretamente. O objetivo desta tese é modelar e controlar uma rede DC multiterminal padrão, contendo a interligação de duas redes independentes. Cada uma destas redes é constituída por uma fonte AC, inversor-rectificador, conversor DC-DC, cargas resistivas e cargas eletrónicas, (potência e corrente constantes). Foram criadas duas estratégias de controlo não lineares incluindo estatismo. Estes controladores têm de ser capazes de controlar a tensão da linha em regime permanente, independentemente de perturbações. Os controladores desenvolvidos para o inversor-rectificador trifásico e para conversores DC-DC partem de dois métodos de controlo não linear baseados na teoria de estabilidade de Lyapunov, e combina a teoria do backstepping com a teoria do controlo por modo de deslizamento (BSMC). Para comparação de desempenho foram desenhados e implementados controladores PI lineares na mesma rede e os resultados foram comparados com os dos controladores não lineares. As duas estratégias referidas anteriormente foram comparadas em termos de resposta a transitórios e sobretensões/subtensões através das simulações MATLAB/Simulink. Foi possível concluir que o desempenho melhora quando se utilizam os controladores não lineares desenvolvidos. , en=The use of DC networks including the transmission of energy using DC current at high voltage HVDC has become a reality with the advancement of power electronics. The HVDC system, for long distances has advantages in terms of the environment, cost, weight, losses, public health when compared to the traditional HVAC, while allowing the interconnection of two independent asynchronous AC networks directly. The purpose of this dissertation is to model and control a standard multiterminal DC network which consists in the interconnection of two independent networks. Each of these networks have an AC source, inverter, DC-DC converter, resistive loads, and electronic loads (constant power and constant current). Two nonlinear control strategies were created including droop control. These controllers must be able to control the voltage steady state regardless of disturbances. The developed controllers for the three-phase inverter-rectifier and for the DC-DC converters are based on two nonlinear control methods based on the theory of Lyapunov stability and combine the theory of the backstepping and the theory of sliding mode control (BSMC). For performance assessment, linear PI controllers were designed and implemented using the network models and the results were compared with nonlinear controllers. The two strategies mentioned above were compared in terms of response to transients and overvoltage/undervoltage through MATLAB/Simulink simulations. Results show that nonlinear controllers outperform their linear counterparts, as expected. }
{pt=HVDC, HVAC, Rede DC multiterminal, BSMC, Controladores não lineares, Controladores Lineares., en=HVDC, HVAC, Multiterminal DC network, BSMC, Nonlinear controllers, Linear controllers}

Janeiro 20, 2021, 8:30

Orientação

ORIENTADOR

José Fernando Alves da Silva

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático