Dissertação

{en_GB=Design of Control Strategies for Low Voltage DC Residencial Grids} {} EVALUATED

{pt=Nos últimos anos verificou-se um aumento no interesse acerca das redes de distribuição DC de forma a substituir ou complementar as antigas redes de distribuição AC. Uma micro-rede DC é composta por múltiplas fontes e cargas interconectadas através de conversores e filtros de entrada. Algumas dessas cargas são cargas de potência constante que podem causar instabilidade na rede devido à sua característica não linear. O objetivo desta tese é desenhar um uma rede de distribuição DC constituída por uma fonte de energia DC e um conversor redutor. Este conversor redutor tem de ser capaz de regular a tensão no barramento DC após a conexão destas cargas de potência constante. Para isso foram dimensionados 2 sistemas de controlo não linear. O primeiro controlador proposto é uma combinação de duas técnicas de controlo não-linear baseadas na Teoria de estabilidade de Lyapunov e chama-se Backstepping Sliding Mode Controller (BSMC). O segundo sistema de controlo utiliza apenas a técnica de controlo não-linear Backstepping e é denominada Recursive Backstepping Controller (RBC). Com estes novos controladores não-lineares pretende-se reduzir significativamente o valor da capacidade do condensador do conversor principal. Para servir como referência, controladores lineares foram também desenhados e aplicados ao mesmo sistema de modo a poder comparar controladores que se baseiam em teoria de controlo linear e não linear. Estas 3 estratégias de controlo são então comparadas em termos de sobretensões/subtensões e resposta a transitórios. Simulações e resultados obtidos experimentalmente confirmam o melhor desempenho do BSMC que se baseia na teoria de controlo não linear. , en=In recent years there has been an increasing in interest in DC distribution networks to replace or complement the traditional AC distribution networks. A DC micro-grid consists of multiple sources and loads interconnected through converters and input filters. Some of these loads are constant power loads (CPL) that may cause instability in the grid due to its non-linear characteristic. The purpose of this thesis is to design a DC distribution grid consisting of a DC power source and a Buck converter. This converter must be able to control and regulate the voltage on the DC bus after the connection of these CPLs. In order to do so, 2 non-linear control systems were designed. The first proposed controller is a combination of two non-linear control techniques based on the Lyapunov Stability Theory and is called Backstepping Sliding Mode Controller (BSMC). The second control system uses only the non-linear Backstepping control technique and is called Recursive Backstepping Controller (RBC). With these novel non-linear controllers, it is aimed to reduce significantly (more than 50 times) the value of the main converter capacitor value. To serve as reference, linear controllers were also designed and applied to the same system in order to compare controllers that are based on linear and non-linear control theory. These 3 control strategies are then compared in terms of overvoltages / undervoltages and transient responses. Simulations and results obtained experimentally confirm the best performance is obtained with BSMC which is based on nonlinear control theory. }
{pt=Micro-rede DC, Conversor DC-DC Redutor, Controladores Lineares, Controladores Não-lineares, Backstepping Control, Sliding Mode Control, en=DC Microgrid, Buck Converter, Linear Controllers, Non-Linear Controllers, Backstepping Control, Sliding Mode Control}

Novembro 21, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Sónia Maria Nunes dos Santos Paulo Ferreira Pinto

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

José Fernando Alves da Silva

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático