Tese de Doutorado

Este trabalho aborda o estudo do Controle Preditivo Generalizado (GPC) com restrições e do Controle Preditivo Repetitivo Filtrado (FR-MPC) em duas aplicações distintas que utilizam o Gerador de Indução Duplamente Alimentado (DFIG). Na primeira aplicação, o DFIG opera na rede principal, e o GPC controla as potências ativa e reativa do DFIG por meio de controle vetorial. O GPC empregado utiliza um algoritmo de otimização baseado no método de pontos interiores para incorporar as restrições de tensão do rotor no controlador. Resultados de simulação foram obtidos por meio do MATLAB/Simulink, e resultados experimentais para o GPC, sem o uso de restrições, foram obtidos em uma bancada de testes. A segunda aplicação envolve uma turbina eólica com um DFIG e um Sistema de Armazenamento de Energia com Bateria (BESS) aplicado ao suporte de frequência em uma microrrede, considerando tanto a operação conectada à rede quanto durante o modo isolado. O controle de frequência foi realizado com FR-MPC, e o controlador foi aplicado ao conversor do lado da rede. O BESS e o conversor do lado do rotor foram implementados com controladores Proporcional-Integral (PI). Para esta segunda aplicação, foram obtidos apenas resultados de simulação utilizando o MATLAB/Simulink. Os parâmetros de ambos os controladores propostos foram projetados com base nos polos de malha fechada, na resposta em frequência e nos resultados de simulação. Finalmente, na maioria dos casos, os resultados mostraram que os controladores propostos tem desempenho superior a outros trabalhos da literatura.

The current work proposes a Generalized Predictive Control (GPC) with constraints and a Filtered Repetitive Model Predictive Control (FR-MPC) in two distinct applications that use the Doubly Fed Induction Generator (DFIG). In the first application, the DFIG operates in the main grid, and the GPC controls the DFIGs active and reactive powers through vector control. The GPC uses an optimization algorithm based on the interior point method to incorporate rotor voltage constraints into the controller. Simulation results were obtained using MATLAB/Simulink, and experimental results for the GPC without the use of constraints were obtained on a test bench. The second application involves a wind turbine with a DFIG and a Battery Energy Storage System (BESS). In this application, the DFIG was applied to frequency support in a microgrid, considering both grid-connected operation and islanding mode. Frequency control was performed with FR-MPC, and the controller was applied to the grid-side converter. The BESS and the rotor-side converter were implemented with Proportional-Integral (PI) controllers. For this second application, only simulation results were obtained using MATLAB/Simulink. The parameters of both proposed controllers were designed based on closed-loop poles, frequency response, and simulation results. Finally, in most cases, the results showed that the proposed controllers are superior to other works in the literature.