Validação experimental do método alternativo para o controlador ressonante aplicado em nobreak

Abstract

Este trabalho pretende validar a simulação e os resultados experimentais da tensão de saída de uma planta UPS (Do inglês - Uninterruptible Power Supply) de 3:5kV A, segundo as normas IEC (Do inglês - International Elec- trotechnical Commission) e IEEE (Do inglês - Institute of Electrical and Elec- tronics Engineers ), considerando o modelo alternativo desenvolvido pelo Msc. Fábio Medeiros de Carvalho. O modelo alternativo altera os ganhos do controlador ressonante formulado e sintetizado pela abordagem LMI (Do inglês - Linear Matrix Inequality ) de uma UPS escolhida convenientemente. A formula ção LMI supramencionado compreende o resultado da manipulação algébrica das restrições idealizadas segundo a teoria de estabilidade, especi camente o método direto, desenvolvida pelo matemático e físico russo Aleksandr Lyapunov. As restrições compreendem a minimização da energia do sinal de controle, para rejeição de harmônicos e seguimento assintótico da referência, e a D-estabilidade, para melhor desempenho transitório quando adicionado ou subtraído um degrau de carga. Para este trabalho foi utilizado os ganhos da formulação LMI da UPS de 10kV A e, em seguida, determinado o polinô- mio característico desejado, para recalcular os ganhos da planta, disponível no LASCAR (Laboratório e Automação, Sistemas de Controle e Robótica) da UFRGS, de 3:5kV A e, desta forma determinar o polinômio característico dinâmico. Nas simulações do PSIM (Do inglês - Power Electronic Simula- tion) foi constatado que o controlador ressonante satisfez para o método das LMIs e Alternativo, o per l 1,2 e 3 da norma IEC 62040-3 para a carga linear, enquanto para carga não linear o desempenho nos três per s cou no limite para o método Alternativo, e acima do limite para o método das LMIs. Quanto aos níveis de THD (Do inglês - Total Harmonic Distortion ), somente para a carga linear o controlador ressonante, para ambos os métodos, atendeu as exigências das normas IEEE 944 e IEC 62040-3. Finalmente, os níveis de tensão RMS (Do inglês - Root Mean Square) para a carga linear foram satisfeitos com relativa margem, para ambos os métodos, enquanto para a carga não linear caram, praticamente, no limite da IEEE 944 para ambos os mé- todos. Os resultados experimentais apresentaram valores semelhantes para a THD de carga não linear, THD = 12:63%Simulado = 12:6%Pr atico. A THD da carga linear, para o método alternativo, prático e simulado no PSIM foram bastantes defasadas, THD = 0:25%Simulado 6= 3:6%Pr atico, porém satisfatórios para as normas IEC 62040-3 (8%Limite), IEEE 944 (5%Limite) e su ciente para o escopo deste trabalho.

This work aims to validate the simulation and experimental results of the output voltage of a UPS plant 3:5kV A, according to the standards IEC 62040- 3 and IEEE 944, considering the alternative model developed by MSc. Fábio Medeiros de Carvalho. The alternative model alters the resonant controller gains formulated and summarized by LMI approach (Linear Matrix Inequality) of a UPS chosen conveniently. The above LMI formulation comprises the result of the algebraic manipulation of restrictions idealized according to the theory of stability, speci cally the direct method, developed by russian mathematician and physicist Aleksandr Lyapunov. The restrictions include minimizing the control signal power, rejection of harmonics, and the D-stability, asymptotic tracking and better transient performance when added or subtracted a load step. For this work we used the LMI formulation of gains from UPS 10kV A and then given the desired characteristic polynomial, to recalculate the plant's earnings, available on LASCAR of UFRGS, from 3:5kV A and thus determine the dynamic characteristic polynomial. In PSIM simulations it was found that the resonant controller satis ed, too loosely, to the method of LMI and Alternative, Pro le 1, 2 and 3 of the IEC 62040-3 standard for linear load, while for non-linear load performance in three pro les was the limit for the Alternative Method, and just above the limit for the method of LMI. As for the THD levels only for the linear load resonant controller for both methods has met the requirements of the IEEE 944 and IEC 62040-3 standards. Finally, RMS voltage levels of linear load were satis ed with clearance relative to both methods, while for the nonlinear load were practically at the boundary for both methods. The experimental results showed similar values for the nonlinear load THD, THD = 12:63%Simulated = 12:6%Practical. The THD of the linear load to the alternative method, practical and simulated in PSIM were quite outdated, THD = 0:25%Simulated 6= 3:6%Practical, but satisfactory for the standards IEC 62040-3 (8%Limit), IEEE 944 (5%Limit) and su cient for the scope of this work.