应用于级联直流-直流转换器的鲁棒 PID-MRAC 混合控制器

Rodrigo Paz França, F. Dupont, R. V. Tambara, J. R. Pinheiro
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摘要

分布式发电系统由电力转换器、逆变器、滤波器等各种元件连接而成,这些元件都是为保证稳定性和性能而单独设计的。由于连接元件之间的相互作用,系统可能会变得不稳定或振荡。文献将这一问题与闭环运行的变流器的恒功率负载行为联系起来。但本研究表明,这类系统的不稳定性问题可能与设备及其相互作用中存在的不确定性有关。通过对一个 LC 输入滤波器与一个带输出电压补偿器的降压变流器级联的案例研究,并使用 Middlebrook 准则,确定了级联系统的不稳定性。因此,由于经典的 PID 控制器在很多情况下不能保证级联系统的稳定性,本文提出了一种鲁棒的 PID-MRAC 混合控制器。在该控制器中,PID 输出负责保持足够的瞬态性能,而 MRAC 作用则负责结构化和非结构化不确定性的鲁棒性。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Controlador Híbrido Robusto PID-MRAC aplicado aos Conversores DC-DC Conectados em Cascata
Sistemas de Geração Distribuída são formados pela conexão de diversos elementos como conversores de energia, inversores, filtros, entre outros, que são projetados individualmente para garantir estabilidade e desempenho. Devido à interação entre os elementos conectados, o sistema pode se tornar instável ou oscilatório. A literatura relaciona esse problema ao comportamento de Carga de Potência Constante de conversores operando em malha fechada. Entretanto, este trabalho demonstra que o problema de instabilidade nesse tipo de sistema pode estar relacionado com incertezas presentes na planta e suas interações. Utilizando um estudo de caso que formado por um filtro de entrada LC conectado em cascata com um conversor Buck com um compensador na tensão de saída e, por meio do critério de Middlebrook, identificouse que o sistema em cascata é instável, e através do Teorema do Elemento Extra mostrou-se que isso é devido a presença de dinâmicas não modeladas. Assim, pelo fato de controladores clássicos do tipo PID não garantirem, em muitos casos, a estabilidade, em sistemas conectados em cascata, este artigo propõe um controlador híbrido robusto PID-MRAC. Nesse controlador, a saída do PID é responsável por manter o adequado desempenho transitório e a ação MRAC é responsável pela robustez em relação às incertezas estruturadas e não estruturadas.
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