Título: Controle em espaço de estados de conversor buck CC-CC
Título alternativo: STATE SPACE CONTROL OF BUCK DC-DC CONVERTER
Autoria de: Gustavo Henrique dos Santos Rosa
Orientação de: Vinicius Miranda Pacheco
Presidente da banca: Vinicius Miranda Pacheco
Primeiro membro da banca: Daniel Augusto Pereira
Segundo membro da banca: Isadora Nascimento Della-Sávia Braga
Palavras-chaves: Conversor Buck, Espaço de estados, Realimentação de estados, Servossistema, PWM.
Data da defesa: 28/04/2022
Semestre letivo da defesa: 2021-2
Data da versão final: 04/05/2022
Data da publicação: 04/05/2022
Referência: Rosa, G. H. d. S. Controle em espaço de estados de conversor buck CC-CC. 2022. 42 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Controle e Automação Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.
Resumo: Devido ao massivo desenvolvimento tecnológico ocasionado nas últimas décadas, novas tecnologias têm se apresentado cada vez mais sensíveis à energia elétrica utilizada em sua alimentação. Como consequência, uma das alternativas que se passou a utilizar, são os dispositivos denominados conversores chaveados junto aos equipamentos eletrônicos. Tais dispositivos possuem como função adequar a tensão de alimentação requerida por um determinado equipamento eletrônico. A tensão entregue pelo conversor ao equipamento ligado a ele, será ajustada conforme às necessidades do aparelho, partindo da tensão de alimentação do conversor, ocorrendo uma redução ou uma elevação deste valor. Por apresentar esta funcionalidade, os conversores são amplamente estudados e seu desenvolvimento é constante, resultando em diversas variantes deste dispositivo. Este trabalho foi realizado utilizando análises referentes ao conversor buck e tem o propósito de elaborar um controlador para este conversor via realimentação de estados. O trabalho partiu inicialmente do entendimento do funcionamento e do projeto de conversores chaveados CC-CC. Posteriormente, iniciou-se a modelagem do sistema, sendo analisado separadamente as duas etapas de operação apresentadas pelo conversor, utilizando técnicas de espaço de estados. Como consequência, obteve-se uma equação em espaço de estados para cada etapa de operação. Para a análise completa do circuito, unificou-se as duas equações referentes às etapas. Com a equação resultante, encontrou-se o equacionamento representante do modelo CC, e posteriormente do modelo CA. Com o uso das equações encontradas para o modelo CA citado anteriormente, projetou-se um controlador através de técnicas de realimentação de estados. O projeto possui como objetivo o melhoramento da performance do conversor, para isso utilizou-se como requisitos um sobressinal de 10 e um tempo de acomodação de um terço do apresentado pela planta. Os resultados encontrados na modelagem do sistema para o modelo CC e modelo CA se apresentaram coerentes com a teoria, validando seu desenvolvimento. A simulação do conversor juntamente com o controlador desenvolvido, determinou resultados que se mostram satisfatórios, devido aos valores de sobressinal e tempo de acomodação do sistema completo respeitarem as exigências impostas sobre o projeto.
Abstract: Due to the massive development in recent decades, new technological technologies are occasionally introduced more to the electrical energy used in their supply voltage. As a consequence caused by this sensitivity, one of the alternatives that started to be used, are the devices called switched converters next to the electronics. Such devices have the function of adapting the supply voltage required by a certain electronic equipment. The voltage delivered by the converter to the electronic equipment connected to it will be adjusted according to the needs of the device, starting from the supply voltage of the converter, with a reduction or an increase in this value. By presenting this functionality, the converters are widely studied and their development is constant, resulting in several variants of this device. This work emphasizes the use of a buck converter, and aims to develop a controller for this converter via state feedback. The work started initially from understanding the operation and design of switched DC-DC converters. Subsequently, the modeling of the system began, and the two operating stages presented by the converter were analyzed separately, using state space techniques. As a consequence, a state space equation was obtained for each operation step. For the complete analysis of the circuit, the two equations referring to the steps were unified. With the resulting equation, the equation representing the DC model was found, and later the AC model. Using the equations found for the AC model mentioned above, a controller was designed using state feedback techniques. The objective of the project is to improve the performance of the converter, for which an overshoot of 10 and an settling time of one third of that presented by the plant were used as requirements. The results found in the modeling of the system for the DC model and the AC model were consistent with a theory, validating its development. The converter simulation together with the developed controller, determined results that are satisfactory, due to the values of overshoot and settling time of the complete system respecting the requirements imposed on the project.
URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_de_controle_e_automacao/20212201521330
URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/54953
Curso: G022 - ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Gustavo Henrique dos Santos Rosa e Universidade Federal de Lavras
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