Controle do gerador de indução duplamente alimentado utilizando controle preditivo baseado em modelo

Abstract

O gerador de indução duplamente alimentado permite a geração de energia em casos em que a velocidade de sua turbina possui um comportamento não controlável. O controle por orientação de fluxo representa uma técnica de controle vetorial que regula a corrente de rotor e, por consequência, a velocidade de rotação e potência reativa de estator de forma desacoplada. Esta dissertação apresenta uma análise do controle vetorial de corrente rotórica por orientação de fluxo utilizando um controlador preditivo baseado em modelo. Sua lei de controle é proveniente da minimização com restrições de uma função custo que considera seu próprio esforço de controle e o erro entre as saídas preditas e referências futuras. Para obtenção do seu modelo de predição, um modelo incremental desacoplado e linearizado é obtido com o auxílio de um desacoplador feedforward. Adicionalmente, uma proposta de compensador anti-windup associada aos controladores ótimos será abordada como uma alternativa menos custosa do ponto de vista computacional. Com o conjunto de técnicas aqui propostas, torna-se possível reduzir o efeito das não linearidades e de acoplamento do GIDA com um algoritmo de controle preditivo de baixo custo computacional.

The Doubly-Fed Induction Generator allows efficient energy generation where turbine speed has a non-controlled behavior when using a bidirectional converter. The stator flux oriented control represents a vector control technique that controls the rotor speed and reactive power through power converters in back-to-back configuration. This text presents an analysis of a field oriented control of the rotor currents using a Model Based Predictive Control. Its control law is given by the minimization of a cost function that considers the control effort and the error between the predicted outputs and its future references. To obtain the prediction model, a linearized incremented model is given with the support of a feed-forward decoupler. An anti-windup technique is also studied as an costless alternative than the regular optimal algorithms that considers input restrictions. With the set of strategies proposed in this document, it is possible to minimize nonlinearities and coupling effects while controlling DFIG’s current loop using a low cost predictive algorithm.