Projeto de leis de controle robusto do tipo PSC via realimentação de estados aplicada a um sistema UPS

Abstract

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento e a implementação de uma estratégia alternativa para o controle da tensão de saída em Fontes Ininterruptas de Energia (também chamadas de UPS - Uninterruptible Power Supply). Esta estratégia é denominada Controlador Proporcional, Senoidal e Cossenoidal (PSC). Os ganhos deste controlador são obtidos através de técnicas de otimização convexa baseadas na formulação LMI (Linear Matrix Inequality). Através destas técnicas, determina-se um controlador do tipo realimentação de estados tal que os pólos em malha fechada do sistema estejam contidos em uma especificada região no plano s, além de minimizar um limitante superior da norma H do sistema, de forma a minimizar a influência de distúrbios da carga na tensão de saída da UPS. Uma UPS comercial, controlada através de um Controlador PID (Proporcional, Integral e Derivativo), é apresentada neste trabalho, bem como, seus testes de desempenho mediante carga linear e não-linear. Por fim, troca-se a ação do Controlador PID pela estratégia alternativa proposta (Controlador PSC) e realizam-se novas simulações e novos testes. Observa-se em todos os resultados apresentados, tanto simulados quanto práticos, uma melhora bastante significativa devido à utilização do Controlador PSC, sem acréscimo de custo no hardware utilizado comercialmente. Com isto, confirma-se a viabilidade da utilização desta estratégia de controle em UPS comerciais.

This work presents an alternative strategy to the control of Uninterruptible Power Supply – UPS. A Proportional–Sinusoidal–Cosinusoidal (PSC) is used for to voltage regulation loop. The controller parameters are determined by means of a convex optimization problem subject to a set of linear matrix inequalities (LMIs). This parameters set a closed loop control that place all the closed loop poles in a determined region of the s plane and minimize an upper bound on the system H∞-norm, which minimizes the load variation effect in the output voltage of the UPS. A commercial UPS, controlled by PID (Proportional - Integral – Derivate), and its performance tests using linear and non-linear load are shown in this work. Finally, the PID action is replaced by the alternative strategy proposed (PSC Controller). New tests and simulations are realized. The simulations and the experimental results using PSC Controller are better than the ones in which PID Controller was used, without increasing the hardware cost commercially used. This fact proves the possibility to use PSC control strategy in a commercial UPS.