Controle de um Conversor FSBB via Linearização por Realimentação Aplicado à Indústria da Mineração
Linearização por Realimentação; Controle em Malha Fechada; Conversor FSBB; Eletrificação Veicular.
A eletrificação de veículos utilizados no setor de mineração impõe desafios significativos ao gerenciamento bidirecional de energia, exigindo conversores eletrônicos de potência com elevada eficiência, robustez e capacidade de operação sob condições severas. Nesse contexto, esta dissertação tem como objetivo desenvolver, analisar e validar uma estratégia de controle não linear baseada na técnica de linearização por realimentação, aplicada ao conversor Four-Switch Buck-Boost -- FSBB em uma proposta de retrofitting para caminhões fora de estrada Komatsu 730E. A metodologia desenvolvida compreendeu a modelagem matemática do conversor, a obtenção de sua representação não linear e a síntese de uma lei de controle linearizante. Com o intuito de aumentar a robustez da estratégia frente às incertezas de modelagem e às limitações decorrentes do cancelamento imperfeito das não linearidades, foi incorporada à malha de controle uma ação integral do erro, proporcionando maior capacidade de rejeição de perturbações e eliminação do erro em regime permanente. O desempenho da estratégia proposta foi inicialmente avaliado por meio de simulações computacionais no ambiente PSIM, considerando diferentes cenários de operação e perturbações paramétricas representativas, incluindo perdas resistivas por efeito Joule e saturação magnética do núcleo do indutor. Posteriormente, a validação experimental foi conduzida em duas etapas complementares: a primeira utilizando uma plataforma de potência em escala industrial baseada em Módulos Inteligentes de Potência -- IPMs, com aquisição e monitoramento dos dados por meio da rede CAN; e a segunda contemplando o projeto, o desenvolvimento de um protótipo do conversor FSBB em escala reduzida. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade da estratégia de controle proposta e evidenciam seu potencial para aplicações em sistemas de conversão de energia destinados à eletrificação de veículos pesados empregados na mineração.