Modelagem matemática, projeto e controle preditivo de um conversor boost

Abstract

Os conversores boost são amplamente utilizados para elevar a tensão de saída a um nível superior à tensão de entrada de diversos sistemas. Esses conversores são comumente utilizados em baterias para automóveis elétricos, frenagem regenerativa de motores de corrente contínua, quadrirrotores, carregadores solares, amplificadores de áudio de potência e diversos outros dispositivos. Para tal, este dispositivo armazena energia no campo magnético de um indutor e, em seguida, transfere essa energia para um capacitor de tal forma que a tensão do capacitor pode aumentar além da tensão da fonte que forneceu energia ao indutor. Porém, para obter uma tensão desejada na saída, é fundamental utilizar um controlador confiável para realizar a regulação desse sistema. Este artigo apresenta a modelagem matemática, projeto de dimensionamento de acordo com especificações estabelecidas e controle preditivo de um conversor boost. A estratégia de controle utilizada para regular a tensão deste conversor é um controlador deadbeat, o qual possui uma estrutura simples, porém provê rápida resposta ao sistema em malha fechada. Os resultados de simulação numérica demonstram a superioridade do controlador preditivo em relação a um controlador proporcional-integral-derivativo.