Controle preditivo baseado em modelo aplicado a conversor multinível ponte-H em cascata com estabilização das tensões nos barramentos CC

Abstract

Este trabalho propõe alternativas de contorno a dois problemas enfrentados na utilização de controle preditivo baseado em modelo com conjunto de controle finito (FCS-MPC) aplicado a conversores multiníveis Ponte-H em cascata (CHB). Apesar de bastante eficiente no controle de conversores de energia, o FCS-MPC pode requerer, a depender da aplicação, um enorme custo computacional, inviabilizando sua utilização com técnicas de controle FCS-MPC tradicionais. Além disso, quando aplicado em conversores multiníveis, um desbalanceamento das tensões nos barramentos CC é gerado causando instabilidade no sistema. Partindo do modelo matemático do filtro de acoplamento,que liga o conversor à rede elétrica, é possível discretizar o modelo do sistema e incluir não-linearidades que permitirão o balanceamento das tensões nos capacitores dos barramento CC. É proposto ainda um método sistemático para redução do número de estados do conversor resultando em redução dos custos computacionais da malha de controle. Os resultados práticos e de simulação obtidos mostram a viabilidade da técnica de controle FCS-MPCproposta,tanto na redução dos estados de chaveamento quanto no controle das tensões dos barramentos CC, enquanto o algoritmo de controle FCS-MPC aplicado a um STATCOM (composto por um conversor CHB de sete níveis) realiza a compensação de potência reativa.