7 PRINCIPALES CONSTATATIONS DE L’AUDIT
7.3 C ONTRÔLES DE DOTATION
Os métodos de amortecimento ativo podem ser classificados em duas clas- ses principais:
• baseados em controle multi malha;
• baseados em filtros.
3.2 Amortecimento da Ressonância do Filtro LCL 56
veis de estado do sistema, as quais podem ser medidas ou estimadas (TEODORESCU et al., 2011).
A segunda classe de métodos de amortecimento ativo é baseado no uso de controladores de ordem maior (que atuam como filtros) para regular não apenas as di- nâmicas de baixa frequência, mas também realizar o amortecimento frequências mais altas (TEODORESCU et al., 2011). Esses filtros podem ser projetados para a utilização como amortecimento ativo utilizando diferentes abordagens. Uma possível aborda- gem consiste no projeto de um filtro analógico, normalmente um filtro Notch, e então aplicar uma transformação bilinear para realizar a transformação do domínio contínuo para o discreto.
A Figura 19 apresenta dois diagramas de blocos de controle de corrente com amortecimento ativo. Em (a) é apresentado o amortecimento ativo baseado em resistor virtual, enquanto que em (b) apresenta-se o diagrama de blocos de controle de corrente com amortecimento ativo baseado em filtros digitais. Em ambos os diagramas o distúrbio de tensão da rede e sua compensação não são apresentados.
+
-
PI
Vref
Iref
G (s)
dG (s)
fH(s)
+
-
kPlanta
Controlador com
amortecimento
Ativo
(a)
+-
PI
Vref
Iref
G (s)
dG (s)
fPlanta
(b)
G (s)
ADControlador com
amortecimento
Ativo
i
i
Figura 19: (a) Amortecimento ativo baseado em resistor virtual. (b) Amortecimento ativo baseado em filtro digital.
3.2 Amortecimento da Ressonância do Filtro LCL 57
O amortecimento ativo é uma opção mais atrativa para estabilizar o sistema sem a adição de perdas de potência, especialmente em situações de alta potência (HUANG et al., 2014). Ele é obtido sem a inclusão de componentes resistivos no filtro, utilizando-se de malhas de controle em cascata, ou ainda, através da utilização de filtro digitais.
Um dos métodos mais renomados e utilizados é o uso do chamado resis- tor virtual, que costuma ser implementado através da realimentação da corrente do capacitor utilizando de um ganho proporcional, ou ainda através da realimentação da tensão do capacitor, utilizando-se de um controlador proporcional derivativo.
No chamado resistor virtual, a corrente do capacitor é realimentada na ma- lha do controlador e multiplicada por um ganho que emula a presença de um resistor real conectado ao filtro LCL.
O conceito de resistor virtual e sua implementação foram propostos inicial- mente por Dahono et al. (2001) para o caso de utilização de um filtro LC. Segundo o autor, embora a utilização de um resistor no amortecimento das oscilações transientes de um circuito LC seja bem conhecido, o método não é praticável em aplicações de alta potência. A partir dessa ideia, o autor desenvolve o conceito de resistor virtual como um algoritmo de controle que simula a função de um resistor em um circuito LC. Dessa forma, como não existe nenhum resistor real, a eficiência do circuito não é comprometida.
A maneira como o algoritmo de controle será aplicado para simular o resis- tor virtual depende de como se pretende conectar o resistor ao circuito, podendo ser em série ou em paralelo com os componentes do filtro, como já foi apresentado na Figura 15.
A implementação de um resistor virtual em paralelo com um indutor do filtro ou com o capacitor do filtro necessitam de um bloco derivativo. Entretanto, o ruído de alta frequência pode gerar variações súbitas na saída do atuador em decorrência das características do controlador derivativo (DAHONO et al., 2001;DAHONO, 2002).
Já a implementação de resistor virtual conectado em série com o indutor ou capacitor do filtro não necessitam de um bloco derivativo e, portanto, possuem um projetado mais simples (DAHONO et al., 2001).
No entanto, deve-se utilizar um sensor de corrente para realizar a medição de corrente do capacitor e permitir a realimentação da mesma na malha de controle
3.2 Amortecimento da Ressonância do Filtro LCL 58
principal.
Nos resultados apresentados nesta dissertação, o amortecimento ativo é realizado e analisado utilizando-se do conceito de resistor virtual baseado na reali- mentação da corrente do capacitor, realizando-se um controlador em cascata.
O diagrama resumido de controle da corrente da rede com a utilização de amortecimento ativo por resistor virtual via realimentação da corrente do capacitor é mostrado na Figura 20. + - + -
PI
Idref I dg ud Igd +- + - Iqref uq IgqPI
I qg Filtro LCL Filtro LCL Ativo Amortecimento Compensa ord do Realimentação da Corrente do CapacitorFigura 20: Diagrama de controle resumido do controlador de corrente com amorteci- mento ativo utilizando o método de resistor virtual.
Existem ainda variadas maneiras diferentes de se implementar o amorteci- mento ativo da ressonância do filtro LCL, como por exemplo, a utilização de um com- pensador de avanço-atraso (lead-lag block ) proposto inicialmente por Blasko e Kaura (1997). Este método utiliza a medição da tensão no capacitor do filtro e sua reali- mentação na malha de corrente utilizando-se de um compensador de avanço-atraso, o qual pode ser substituído por um filtro passa-altas. Maiores detalhes de implemen- tação dessa topologia de amortecimento ativo são apresentados em Malinowski et al. (2005).
Outro método interessante de se realizar o amortecimento ativo foi proposto em Liserre et al. (2004), o qual utiliza um algoritmo genético. Diferente dos métodos anteriores, esse método não utiliza sensores extras, diminuindo o custo final do pro- duto. Esse método utiliza apenas algumas informações específicas do sistema como um todo, para permitir a solução de problemas de estabilidade. O Objetivo deste mé- todo é encontrar o ponto de operação ideal em que os polos de alta frequência do sistema estão satisfatoriamente amortecidos mantendo a largura de banda do contro- lador desejada. Para isso, utiliza-se um filtro de amortecimento ativoDd(z)i apresen- tado na equação (42) semelhante a um filtro digital IIR cujos coeficientesaj(i) ebj(i)