Controle preditivo baseado em modelo com abordagem da teoria de grafos para aplicação em conversores multiníveis CHB-B2B

dc.contributor.advisor1Encarnação, Lucas Frizera
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-6162-7697
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5578918284508758
dc.contributor.authorBacheti, Gabriel Gaburro
dc.contributor.referee1Antunes, Helio Marcos Andre
dc.contributor.referee2Camargo, Renner Sartório
dc.date.accessioned2024-09-10T13:50:52Z
dc.date.available2024-09-10T13:50:52Z
dc.date.issued2024-05-29
dc.description.abstractThis work investigates the application of model-based predictive control (MPC) in conjunction with graph theory to address the inherent short-circuit states of the multilevel back-to-back cascaded H-bridge converter (CHB-B2B). Compared to classical back-to-back multilevel topologies, CHB-B2B offers a significant reduction in components per output voltage levels. However, this benefit is negated by the occurrence of internal short circuits during conventional PWM operation. The proposed approach leverages graph theory to define a CHB-B2B converter switching matrix, enabling the utilization of an appropriate control strategy, such as MPC. This strategy not only eliminates the detrimental short-circuit stages but also explores all remaining valid switching states, thereby preserving converter controllability and power quality. The effectiveness of the proposed MPC-graph theory approach is validated through real-time experimental results obtained on a hardware-in-the-loop (HIL) platform. The experiments encompass four distinct solid-state transformer (SST) configurations using CHB-B2B structure: input-parallel output-parallel (IPOP), input-parallel output-series (IPOS), input-series output-parallel (ISOP), and input-series output-series (ISOS). These configurations cater to distribution grids with diverse voltage and power levels. The results convincingly demonstrate the strategy’s efficacy in regulating DC-link voltages, synthesizing multilevel output voltages, and achieving currents with minimized harmonic distortion
dc.description.resumoEste trabalho investiga a aplicação do controle preditivo baseado em modelo (MPC) em conjunto com a teoria dos grafos para lidar com os estados de curto-circuito inerentes ao conversor multinível em cascata em configuração back-to-back (CHB-B2B). Comparado com topologias multinível back-to-back clássicas, o CHB-B2B oferece uma redução significativa de componentes por níveis de tensão de saída. No entanto, esse benefício é contraposto pela ocorrência de curtos-circuitos internos durante a operação com emprego de estratégias PMW convencionais. A abordagem proposta utiliza a teoria dos grafos para definir uma matriz de chaveamento do conversor CHB-B2B, permitindo a utilização de uma estratégia de controle apropriada, como o MPC. Essa estratégia não apenas elimina os estados proibitivos de curto-circuito, mas também explora todos os demais estados de comutação válidos, preservando assim a controlabilidade e a qualidade da energia do conversor. A eficácia da abordagem proposta é validada por meio de resultados experimentais em tempo real obtidos em uma plataforma hardware-in-the-loop (HIL). Os experimentos abrangem quatro configurações distintas de transformador de estado sólido (SST) utilizando a estrutura CHB-B2B: Entrada-paralela saída-paralela (IPOP), entrada-paralela saída-série (IPOS), entrada-série saída-paralela (ISOP) e entrada-série saída-série (ISOS). Essas configurações atendem a redes de distribuição com diversos níveis de tensão e potência. Os resultados demonstram de forma convincente a eficácia da estratégia na regulação de tensões dos links CC, sintetizando tensões de saída multinível e alcançando correntes com distorção harmônica minimizada
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/17716
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Elétrica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rightsopen access
dc.subjectConversores de frequência
dc.subjectControle preditivo
dc.subjectTeoria dos grafos
dc.subjectEletrônica de potência
dc.subjectConversores multiníveis
dc.subjectControle preditivo baseado em modelo
dc.subjectMatriz de estados proibitivos
dc.subjectMultilevel converters
dc.subjectModel-based predictive control
dc.subjectGraph theory
dc.subjectProhibitive states matrix
dc.subject.cnpqEngenharia Elétrica
dc.titleControle preditivo baseado em modelo com abordagem da teoria de grafos para aplicação em conversores multiníveis CHB-B2B
dc.typemasterThesis

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