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Uma condição suficiente para a existência de uma realimentação de estados robusta dependente de parâmetros é apresentada neste trabalho. A condição é verificada através do teste de factibilidade de um conjunto de desigualdades matriciais lineares. A realimentação obtida garante ainda a alocação robusta dos pólos de malha fechada de sistemas lineares incertos em uma região circular do plano complexo, através da existência de uma função de Lyapunov dependente de parâmetros. Exemplos ilustram os resultados. A sufficient condition for the existence of a robust parameter dependent state feedback gain is presented. This condition is formulated as a feasibility test of a set of linear matrix inequalities. Moreover, the feedback gain assures to the uncertain closed-loop system a robust pole location inside a prespecified circular region in the complex plane, by means of a parameter dependent Lyapunov function. Examples illustrate the results.

This master thesis presents a comparison between two alternatives for the design of optimized robust proportional-integral-derivative (PID) controllers, with fixed control gains, computed offline, suitable for application in power converters with parametric uncertainties. Different from conventional designs, which obtain control gains for a nominal model of the plant and verify a posteriori the robustness against parametric uncertainties, the approaches used in this work guarantee robust performance in the design stage, for the plant with interval parameters. The first approach uses a linear programming problem, based on a target closed-loop polynomial and a linear objective function, to find the PID gains. The second approach uses a non-linear optimization algorithm, with an objective function based on specifications in the frequency domain, to find, through a meta-heuristic, the controller gains. Both approaches are guided by design criteria widely used in power converters, given by pole location, and crossover frequency and phase margin. The design procedures of the robust PID controllers are presented and illustrated by means of simulation and experimental results, allowing a comparison of the advantages and disadvantages of each technique. Esta dissertação apresenta uma comparação entre duas alternativas para o projeto de controladores proporcionais-integrais-derivativos (PIDs) robustos otimizados, com ganhos de controle fixos, projetados de forma off-line, adequados para aplicação em conversores de potência com incertezas paramétricas. Diferentemente de projetos convencionais, que obtêm os ganhos de controle a partir de um modelo nominal da planta e verificam a posteriori a robustez contra incertezas paramétricas, as abordagens utilizadas neste trabalho garantem desempenho robusto no estágio de projeto, para plantas com parâmetros intervalares. A primeira abordagem utiliza um problema de programação linear, baseado em um polinômio alvo de malha fechada e em uma função objetivo linear, para encontrar os ganhos do PID. A segunda abordagem utiliza um algoritmo de otimização não linear, a partir de uma função objetivo baseada em especificações no domínio da frequência, para encontrar, por meio de uma meta-heurística, os ganhos do controlador. Ambas as abordagens são orientadas por critérios de projeto amplamente utilizados em conversores, dados por alocação de polos, e frequência de cruzamento e margem de fase. Os procedimentos de projeto dos controladores PIDs robustos são apresentados e ilustrados por meio de resultados de simulações e experimentais, permitindo uma comparação de vantagens e desvantagens de cada uma das técnicas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This Ph.D. thesis provides contributions to the design of robust current controllers for grid-connected converters, including: i) a time-varying model to deal with the magnetic soft saturation in the filter inductors and the possible variation of the grid impedance; ii) systematic procedures to design the gains of state feedback controllers robust against magnetic soft saturation, obtained by means of linear matrix inequalities; iii) an optimization of the performance of controllers by means of pole location robust against uncertainties in the grid impedance, taking into account a trade-off between transient performance and control effort. For the design of the robust controllers, the plant is modeled in a polytopic way, in the discrete time domain, including the delay due to the digital implementation of the controller. An arbitrary number of resonant controllers are also included to ensure tracking of sinusoidal references and rejection of harmonic disturbances from the grid voltages, for instance. In the sequence, two strategies based on linear matrix inequalities (robust pole location and H2 guaranteed cost) are used to obtain robust state feedback gains. These gains are implemented in practice in a digital signal processor, leading to real-time simulation results based on hardware-in-the-loop and also on experimental results based on a prototype which exhibit high quality transient and steady state performances. The currents injected into the grid meet the requirements of the IEEE 1547 Standard, in the case of magnetic soft saturation of the filter inductors, and also in the case of uncertain and possibly time-varying grid impedances. Este trabalho apresenta contribuições ao projeto de controladores robustos de corrente para conversores conectados à rede, incluindo: i) uma modelagem variante no tempo para tratar a saturação magnética suave nos indutores do filtro e a possível variação da impedância da rede; ii) procedimentos sistemáticos para o projeto dos ganhos de controladores por realimentação de estados que sejam robustos à saturação magnética, obtidos utilizando desigualdades matriciais lineares; iii) uma otimização do desempenho de controladores por alocação de polos robusta a incertezas na impedância de rede, levando em consideração uma relação de compromisso entre desempenho transitório e esforço de controle. Para o projeto de controladores robustos, a planta é modelada de forma politópica, no domínio do tempo discreto, incluindo o atraso referente à implementação digital do controlador. Também são incluídos controladores ressonantes de dimensão arbitrária para garantir rastreamento de referências senoidais e rejeição de distúrbios harmônicos provenientes, por exemplo, da tensão da rede elétrica. Na sequência, duas estratégias baseadas em desigualdades matriciais lineares (alocação robusta de polos e custo garantido H2) são utilizadas para a obtenção de ganhos robustos de realimentação de estados. Estes ganhos são implementados na prática em um processador digital de sinais, levando a resultados de simulação em tempo real baseados em hardware-in-the-loop e a resultados experimentais baseados em protótipo físico que exibem boa qualidade em transitórios e em regime permanente. As correntes injetadas na rede atendem a requisitos da norma IEEE 1547, no caso de saturação magnética suave dos indutores do filtro, e também no caso de incertezas e possível variação na impedância de rede.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This master thesis provides as contribution a design procedure, based on particle swarm optimization and Kharitonov’s Theorem, to obtain fixed gains for robust controllers for power converters with parametric uncertainties. Firstly, a transfer function model of the converter with uncertain parameters is used and included in a polytopic model. In the sequence, the transfer function of the controller is chosen, and its fixed coefficients are considered as the decision variables of an optimization problem. An objective function is then used to map each vector of controller coefficients to a real positive value, considering the criteria phase margin, crossover frequency, gain margin, overshoot, steady state error and amplitude of the control signal, for the vertices of the polytopic model. A penalty factor based on the Kharitonov’s Theorem is included in the objective function. A search space for the coefficients of the controller is systematically defined as a hyper-rectangle, based on the positivity of the coefficients of the characteristic polynomial, and the particle swarm optimization algorithm is then employed to search for the coefficient vector of the controller that minimizes the proposed objective function. To prove the ability to find robust controllers for applications in power electronics, the proposed procedure is used to obtain PID controllers for a Buck converter and PI controllers for a permanent magnet synchronous motor, ensuring good regulation of the output variables in both applications. Experimental results for the permanent magnet synchronous motor confirm the practical viability of the proposed procedure, with superior performance compared to gains obtained by a function specialized for PID design. The proposed procedure can be considered as an alternative to analytical methods and to trial and error designs, allowing to reduce the time demanded in human-machine interaction in order to design controllers that meet multiple objectives and constraints of interest in practice. Esta dissertação fornece como contribuição um procedimento de projeto, baseado em otimização por enxame de partículas e no Teorema de Kharitonov, para obter ganhos fixos de controladores robustos para conversores de potência com incertezas paramétricas. Primeiramente, um modelo em função de transferência do conversor com incertezas paramétricas é utilizado e incluído em um modelo politópico. Na sequência, a função de transferência do controlador é escolhida, e seus coeficientes fixos são considerados como as variáveis de decisão de um problema de otimização. Uma função objetivo é então utilizada para mapear cada vetor de coeficientes do controlador em um valor real positivo, considerando os critérios margem de fase, frequência de cruzamento, margem de ganho, máximo sobressinal, erro de regime permanente e amplitude do sinal de controle, para os vértices do modelo politópico. Um fator de penalização baseado no Teorema de Kharitonov é incluído na função objetivo. Um espaço de busca dos coeficientes do controlador é definido de forma sistemática como um hiper-retângulo, a partir da positividade dos coeficientes do polinômio característico, e o algoritmo de otimização por enxame de partículas é então empregado para buscar o vetor de coeficientes do controlador que minimiza a função objetivo. Para comprovar a capacidade de encontrar controladores robustos para aplicações em eletrônica de potência, o procedimento proposto é utilizado para obtenção de controladores PIDs para um conversor Buck e de controladores PIs para um motor síncrono de ímãs permanentes, garantindo boa regulação das variáveis de saída em ambas as aplicações. Resultados experimentais para o motor síncrono de ímãs permanentes confirmam a viabilidade prática do procedimento proposto, com desempenho superior em comparação com ganhos obtidos por uma função especializada em projeto de PIDs. O procedimento proposto pode ser considerado uma alternativa a métodos analíticos e a projetos por tentativa e erro, permitindo reduzir o tempo demandado em interação homem-máquina para projetar controladores que atendam a múltiplos objetivos e restrições de ordem prática.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq This work presents a robust current control for grid-connected converters subject to uncertain parameters in the grid impedance. Specifically, a voltage source inverter is connected by means of an LCL filter to a predominantly inductive electrical grid, belonging to a bounded interval. The grid injected current is controlled by means of a state feedback strategy capable to ensure, for all the set of grid uncertainties: i) a bound for the H1 norm of the closed-loop system; ii) the assignment of the closed-loop poles inside the unit circle; iii) the tracking of sinusoidal references and the rejection of disturbances with harmonics. Properties i) and ii) are ensured by means of an H1 control design condition based on linear matrix inqualities. Property iii) is ensured by the use of resonant controllers. The main contributions of this work are: a) to make an H1 state feedback control viable for this application by means of a limitation on the control gains and using slack variables in the design; b) to apply a genetic algorithm to tune the parameters of linear matrix inequalities of design. An important extension, which is also a contribution of this work, is to provide a design procedure for a robust state observer also based on linear matrix inequalities, which allows the implementation of the state feedback H1 control with a reduced number of sensors. Simulation results, in the time and frequency domains, indicate the capacity of the closed-loop system to track sinusoidal references and to reject harmonic disturbances from the grid, besides exhibiting good transient and steady state performances. Experimental results present good correspondence with the simulation results, confirming that the proposed design procedures are capable of providing grid currents in compliance with international standards, allowing the implementation of the control with a reduced number of sensors, being an alternative for the design of robust controllers and observers for grid-connected converters. Este trabalho apresenta um controle robusto de corrente para conversores conectados à rede sujeitos a incertezas paramétricas na impedância da rede. Especificamente, um inversor de fonte de tensão é conectado por meio de um filtro LCL a uma rede elétrica predominantemente indutiva, com indutância incerta, pertencente a um intervalo limitado. A corrente injetada na rede é controlada por meio de uma estratégia de realimentação de estados capaz de garantir, para toda a faixa de incertezas paramétricas: i) um limitante para a norma H1 do sistema em malha fechada; ii) a alocação dos polos de malha fechada dentro do círculo de raio unitário; iii) o rastreamento de referências senoidais e a rejeição de distúrbio com harmônicas. As propriedades i) e ii) são asseguradas por meio de uma condição de projeto de controle H1 baseado em desigualdades matriciais lineares. A propriedade iii) é assegurada pelo uso de controladores ressonantes. As principais contribuições deste trabalho são: a) viabilizar o controle H1 por realimentação de estados para esta aplicação por meio do uso de limitação dos ganhos do controle e de variáveis de folga no projeto, b) utilizar um algoritmo genético para sintonizar os parâmetros das desigualdades matriciais lineares de projeto. Uma extensão importante, que também é contribuição deste trabalho, é prover um procedimento de projeto de observador robusto de estados também baseado em desigualdades matriciais lineares, que permite a implementação do controle H1 por realimentação de estados com número reduzido de sensores. Resultados de simulação, nos domínios do tempo e da frequência, indicam a capacidade de o sistema em malha fechada rastrear referências senoidais e rejeitar distúrbios harmônicos provenientes da rede, além de exibir bom desempenho em transitórios e em regime permanente. Resultados experimentais apresentam boa correspondência com os resultados de simulação, confirmando que os procedimentos de projeto propostos são capazes de prover correntes de rede em conformidade com normas internacionais, inclusive permitindo a implementação do controle com número reduzido de sensores, sendo uma alternativa para projeto de controladores e observadores robustos para conversores conectados à rede.

This doctoral thesis presents contributions to the study and development of distributed control systems applied to the Modular Multilevel Converter (MMC) operating with a high number of submodules (SMs), which is the most promising multilevel converter topology, especially in high voltage and high power applications. Initially, operating principle, main concepts and a power flow analysis are presented in order to justify the proposal. Based on the MMC power flow analysis, a control system is proposed to ensure the power balance between the dc voltage bus and the ac power grid, the power processing distribution between the arms and the individual capacitor voltage control, with the control of N–1 capacitor voltages. One of the main MMC implementation challenges is to ensure the suitable control of SM floating capacitors with an easily scalable control system with reduced communication complexity. Thus, a distributed control structure using sliding mode observer approach is proposed to reduce the data flowing among through between the SMs needed to implement the MMC control system. With this concept, the sliding-mode observer approach consists of: (i) an equivalent capacitor voltage observer in the continuous-time domain, which are discretized for processor implementation; and (ii) an equivalent capacitor voltage observer in the discrete-time domain. Regarding the equivalent observers, the design methodology for continuous-time and the results for the discretized observer are presented. The design methodology of the discrete-time equivalent capacitor voltage observer is shown in discrete-time to guarantee the steady-state and the transient performances and the results for the discrete observer are presented. The Lyapunov stability analysis is presented for each observer. Finally, it is worth to emphasize that simulation and experimental results are presented considering the observer and the control performances under different operating conditions. Esta Tese de Doutorado apresenta contribuições ao estudo e ao desenvolvimento de sistemas de controle distribuídos aplicados ao Conversor Multinível Modular (MMC) operando com elevado número de submódulos (SMs), que é uma das topologias mais promissoras de conversores multiníveis, principalmente em aplicações em alta tensão e alta potência. Inicialmente, são apresentados o princípio de funcionamento, os principais conceitos e uma análise do fluxo de potência do conversor. Com base na análise do fluxo de potência, é proposto um sistema de controle para garantir o balanço de potência entre o barramento CC e a rede elétrica CA, a distribuição de potência entre os polos e o ajuste individual das tensões dos capacitores, sendo controladas as N–1 tensões dos capacitores. Um dos principais desafios do uso do MMC é a forma de implementação dos sistemas de controle, modulação e comunicação. Sugere-se que o funcionamento adequado do MMC seja obtido através de sistemas de controle, modulação e comunicação facilmente expansíveis. Assim, é proposta uma estrutura de controle distribuído que possibilita a redução do fluxo de informações necessárias entre os SMs para implementar o sistema de controle do MMC fazendo o uso de observadores por modos deslizantes. Através deste conceito, o desenvolvimento dos observadores é apresentado em duas análises principais: (i) observador das tensões equivalentes em tempo contínuo, discretizados para a implementação em processadores; e (ii) observador das tensões equivalentes em tempo discreto. Em relação aos observadores em tempo contínuo é apresentada a metodologia de projeto em tempo contínuo e resultados dos observadores discretizados. Já para o observador no tempo discreto é apresentada a metodologia de projeto para garantir desempenhos transitório e em regime permanente e resultados do observador discreto. Além disso, são apresentadas as análises de estabilidade por Lyapunov de cada observador. Resultados de simulações e experimentais do sistema completo são apresentados considerando o desempenho dos observadores e do sistema de controle sob diferentes condições de operação.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Resonant converters reveal their excellence by means of the philosophy of shaping the converters waveforms in a sinusoidal fashion, allowing soft-switching, increase the operating frequency and reduce electromagnetic interference, which are important miniaturization requirements for high efficiency converters. Furthermore, applications in renewable energy sources, electric vehicles, LED, mobile devices, wireless power transfer and so on, have been recent research and make use of unique attributes of these converters. Notwithstanding, resonant converters analysis is more complex than their pwm counterparts due to multiresonant procedure in the converter, so the analytical solutions are hard to be obtained. This master’s thesis aims the development of a normalized approach for resonant converters analysis and design. The method is used to represent the system in a normalized state-space model that is independent of real circuit parameters, such as, inductances, capacitances and resistances. In addition, the normalization procedure is performed by means of an equivalence transformation, in which, a new state vector that is composed by terms as the square root of the stored energy in reactive components, is used to system modeling, making the system independently of input and operating frequency. Therefore, gain and component stress curves can be obtained for any operating point, and they can be used to converters design. Analysis and design of several converters are performed and a comparison of theoretical, simulation and experimental results is conducted. A converter selection design procedure is developed, in which, starting from specifications, it is possible to compare a number of converters and elucidate the choice of the most suitable topology. The main advantages of the methodology are: converters analysis for any operating point independently of circuit parameters; normalized design; obtaining gain and component stress curves and topologies comparison. The results can be used as theoretical basis for high efficiency systems development that operate in increased frequency, which are a trend in power electronics applications. Conversores ressonantes revelam sua excelência por meio da filosofia de moldar as formas de onda dos conversores de maneira senoidal, possibilitando operação com comutação suave, aumento da frequência de operação e redução de interferência eletromagnética, requisitos importantes para miniaturização de conversores de alta eficiência. Além disso, aplicações em fontes renováveis, veículos elétricos, LED, dispositivos portáteis, transferência de energia sem fio, entre outras, têm sido alvo de estudo e fazem uso dos atributos únicos destes conversores. Não obstante, a análise de conversores ressonantes é mais complicada que seus contrapartes PWM devido às multirressonâncias envolvidas no processo de conversão de energia, o que dificulta obter soluções analíticas. A presente dissertação tem por objetivo o desenvolvimento de uma abordagem normalizada para análise e projeto de conversores ressonantes. A abordagem desenvolvida representa o sistema em um modelo de espaço de estados normalizado independente de parâmetros de circuito, tais como indutâncias, capacitâncias e resistências. Ademais, o procedimento de normalização é realizado por meio de uma transformação de equivalência, em que um novo vetor de estados considerando a raiz quadrada da energia armazenada nos componentes reativos é utilizado para modelar o sistema, tornando-o independente da entrada e frequência de operação. Logo, curvas de ganho podem ser obtidas para qualquer ponto de operação, e são utilizadas para projetar os conversores. Diversos conversores são analisados, projetados e utilizados para obtenção de um comparativo entre resultados teóricos, de simulação e experimentais. Um método de projeto orientado à escolha do conversor é desenvolvido, no qual, partindo de especificações, é possível comparar diversos conversores e elucidar a escolha do mais adequado. As vantagens da abordagem desenvolvida são: análise de conversores para qualquer ponto de operação, independentemente de parâmetros de circuito; projeto normalizado do conversor; obtenção de curvas de ganho e estresse e realização de comparativo entre topologias. Os resultados podem ser usados como base teórica para o desenvolvimento de sistemas de alto desempenho, operando em frequências elevadas, que são uma tendência nas aplicações de eletrônica de potência.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES This thesis deals with a robust optimum control obtained through linear matrix inequalities applied to inverters connected to the grid through LCL filters. First, the plant is modeled in the state space, and the uncertainty in the grid inductance is taken into account, leading to a polytopic model of the plant. This model is validated by simulations. After, the delay of implementation of the control law in digital signal processor is included. Finally, resonant controllers in state space are inserted, generating a suitable model for state feedback design to control the current injected into the grid. Then, one presents conditions based on linear matrix inequalities for stability analysis and for design of state feedback controllers. These conditions are specialized to compute a robust optimal controller of the discrete quadratic linear regulator type, being the main contribution of this thesis in the applied control theme. Simulation results in the time domain and the frequency domain are shown, confirming the reference tracing of injected current in the grid, rejection of disturbances with harmonics, with transient results and satisfactory continuous regime results. Experimental results in a grid-connected inverter prototype confirm the practical viability of the control technique for this application, with currents injected into the grid presenting total harmonic distortion and harmonic content within the limits prescribed by the IEEE 1547. Esta tese trata de um controle ótimo robusto obtido por meio de desigualdades matriciais lineares aplicado a inversores conectados à rede por meio de filtros LCL. Primeiramente, a planta é modelada no espaço de estados, e a incerteza na indutância de rede é levada em conta, conduzindo a um modelo politópico da planta. Este modelo é validado por simulações. Após, o atraso da implementação da lei de controle em processador digital de sinais é incluído. Finalmente, controladores ressonantes no espaço de estados são inseridos, gerando um modelo aumentado conveniente para projeto de realimentação de estados para o controle da corrente injetada na rede. Na sequência, são apresentadas condições baseadas em desigualdades matriciais lineares para análise de estabilidade e para projeto de controladores por realimentação de estados. Estas condições são especializadas para computar um controlador ótimo robusto do tipo regulador linear quadrático discreto, sendo a principal contribuição desta tese, no tema controle aplicado. Resultados de simulação no domínio do tempo e no domínio da frequência são mostrados, confirmando a capacidade de rastreamento de referência de corrente injetada na rede, rejeição de distúrbios com harmônicas, com resultados transitórios e resultados em regime permanente satisfatórios. Resultados experimentais em um protótipo de inversor conectado à rede confirmam a viabilidade prática da técnica de controle para esta aplicação, com correntes injetadas na rede apresentando distorção harmônica total e conteúdo harmônico dentro dos limites prescritos pela norma IEEE 1547.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This work provides as a main contribution a procedure to design robust state feedback current controllers applied to inverters connected to the grid by means of LCL filters, providing results which comply with performance requirements from the IEEE Standard 1547. First, the plant is modeled in the state space and discretized including a delay of one sample from the control signal implementation, and including in the augmented system a set of resonant controllers of arbitrary dimension. The uncertainty on the grid inductance is modeled, leading to a polytopic description of the augmented system. A state feedback controller is then used. The gains of this controller are determined by means of conditions based on linear matrix inequalities, which ensure the location of the eigenvalues in circular region inside the unit circle for the closed-loop system. The simulation results with this controller in the time domain and also in the frequency domain indicate good transient and steady state performances, tracking of sinusoidal reference and rejection of harmonics from the grid. The simulation results are corroborated experimentally, using a digital signal processor for the implementation of the control law. An example of design of a non robust controller, designed for a nominal value of the grid inductance, is presented, showing that this controller leads to instability for values of grid inductance different from the nominal, which emphasizes the importance of the use of robust controllers for this application. Also is presented a performance analysis based on the H1 norm that illustrates the effect of parametric uncertainties on the closed-loop disturbance rejection capacity. An extension for the control of three-phase inverters are presented. The three-phase robust controller is validated by means of simulations and experimental results similar with the results obtained for the single-phase case. Este trabalho traz como principal contribuição um procedimento de projeto de controladores de corrente robustos por realimentação de estados aplicados a inversores conectados à rede por meio de filtro LCL, fornecendo resultados que cumprem exigências de desempenho da norma IEEE Standard 1547. Primeiramente, a planta é modelada no espaço de estados e discretizada, incluindo um atraso de uma amostra na implementação do sinal de controle, e um conjunto de controladores ressonantes de dimensão arbitrária. A incerteza na indutância da rede é modelada, levando a uma descrição politópica do sistema. Um controlador por realimentação de estados é então utilizado. Os ganhos deste controlador são calculados por meio de condições baseadas em desigualdades matriciais lineares, que garantem a alocação dos autovalores de malha fechada em regiões circulares dentro do círculo de raio unitário. Os resultados de simulação deste controlador indicam bom desempenho em transitórios e em regime permanente, rastreamento da referência senoidal e rejeição de harmônicas da rede. Os resultados de simulação são comprovados experimentalmente, utilizando um processador digital de sinais para implementação da lei de controle. Um exemplo de projeto de um controlador não robusto, projetado para um valor nominal da indutância da rede, é apresentado, mostrando que este controlador leva à instabilidade para valores de indutância de rede diferentes do nominal, o que reforça a importância do uso de controladores robustos. Também é apresentada uma análise de desempenho utilizando a norma H1 para ilustrar o efeito de incertezas paramétricas na capacidade de rejeição de distúrbios do sistema em malha fechada. Uma extensão para o controle de inversores trifásicos é realizada. O controlador robusto trifásico é validado por meio de simulações e resultados experimentais semelhantes aos obtidos para o caso monofásico, indicando a viabilidade da técnica também para o caso multivariável.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq This PhD Dissertation proposes a new methodology for efficiency maximization in systems comprising parallel converters. For a given number of system converters, their maximum power and their efficiency curves, the proposed methodology identifies the number of necessary converters and an optimum power distribution so that the maximum efficiency is achieved for all power levels that the system is able to handle. It is shown that the efficiency maximization in systems formed by parallel converters is a nonlinear optimization problem with restrictions and could present multiple local minima or even multiple global minima. To overcome this problem, the proposed methodology employ stages of global optimization, by means of a genetic algorithm, and local optimization, carried out by a a sequential quadratic programming algorithm. The importance of efficiency maximization becomes clear when the systems are fed by renewable sources as wind or photovoltaic, mainly during low-power operations. In this sense, an analysis of the capacity of photovoltaic energy generation is presented for some Brazilian cities, which is built from data bases of meteorological stations installed in the cities of São Martinho da Serra (RS), Ourinhos (SP), Brasília (DF) e Petrolina (PE). From this analysis a method for obtaining the equations of weighted average efficiency is presented for each region according to the procedures established by the IEC 61683 standard. A supervisory control strategy is also proposed to implement the optimal power distributions that results from the application of the proposed methodology. This control strategy is based on the active current sharing between the converters from one or more decision variables. An extensive experimental verification evaluates the dynamic behavior and the employment of the supervisory control strategy to different operating points, with variations both for handled power and for input voltage. For all the analyzed cases, one demonstrates that the proposed methodology is capable to precisely find the power distribution that provides the maximum efficiency for the system. Comparative analysis against a conventional power sharing strategy shows that the proposed methodology allows a significant efficiency improvement of the system, mainly for low-power operation. Esta Tese de Doutorado propõe uma nova metodologia para maximização do rendimento em sistemas compostos por conversores paralelos. Para um determinado número de conversores disponíveis em um sistema, suas potências máximas e suas curvas ou superfícies de rendimento, a metodologia proposta identifica o número de conversores necessários e uma distribuição ótima de potência para que o máximo rendimento possível seja obtido para todos os níveis de potência que o sistema é capaz de processar. Demonstra-se que a maximização do rendimento em arranjos de conversores paralelos é um problema de otimização não-linear com restrições e pode apresentar múltiplosmínimos locais ou mesmomúltiplosmínimos globais. Para contornar estes problemas, a metodologia proposta emprega etapas de otimização global, por meio de um algoritmo genético, de otimização local, conduzida por um algoritmo de programação sequencial quadrática, e uma etapa de resolução de ambiguidade para a escolha do mínimo global mais apropriado. A importância da maximização do rendimento, principalmente para operação em baixas potências, torna-se evidente quando os sistemas são alimentados por fontes renováveis como solar ou eólica. Neste sentido é apresentada uma análise da capacidade de geração de energia solar fotovoltaica em algumas cidades brasileiras a partir de bases de dados de estações solarimétricas instaladas nas cidades de São Martinho da Serra (RS), Ourinhos (SP), Brasília (DF) e Petrolina (PE). Desta análise apresenta-se um método para a obtenção das equações de rendimento médio ponderado para cada região de acordo com os procedimentos estabelecidos pela norma IEC 61683. Propõe-se também uma estratégia de controle supervisor para implementar as distribuições ótimas de potência resultantes da aplicação da metodologia proposta. Esta estratégia de controle baseia-se no compartilhamento ativo da corrente dos conversores a partir de uma ou mais variáveis de decisão. Uma extensiva verificação experimental avalia o comportamento dinâmico e a aplicação da estratégia de controle supervisor para diferentes pontos de operação, com variações tanto de potência quanto de tensão de entrada. Em todos os casos analisados, demonstra-se que a metodologia proposta é capaz de determinar com precisão a distribuição de potência que resulta no rendimento máximo do sistema. Análises comparativas com uma estratégia convencional de compartilhamento de potência demonstram que a metodologia proposta é capaz de melhorar significativamente o rendimento do sistema, principalmente para operação em baixa potência.

Este trabalho apresenta o estudo, dimensionamento e gestão de um sistema solar fotovoltaico isolado da rede elétrica para alimentar cargas de equipamentos de automação industrial. Um exemplo de aplicação são unidades de comando e sinalização ferroviária que, em alguns casos, são comandadas por relés e, mais atualmente, sendo substituídas por Controladores Lógico Programáveis. No sistema solar fotovoltaico isolado, o excedente de energia elétrica produzida nos painéis solares fotovoltaicos é armazenado em baterias eletroquímicas estacionárias de chumbo-ácido para posterior aproveitamento durante o período noturno e de baixa produção de eletricidade. Esse tipo de bateria apresenta efeito de memória, não pode sofrer descarga profunda ou ser submetida a tensões elevadas. Assim, este trabalho visa especificar e dimensionar um sistema solar fotovoltaico para aplicações em cargas de automação industrial isolados da rede elétrica, bem como assegurar elevada vida útil da bateria eletroquímica de chumbo-ácido sem prejudicar o rastreamento de máxima potência dos painéis solares fotovoltaicos. Para isso, uma estratégia de gestão de energia possibilita alterar o controle do conversor CC-CC que realiza a interconexão entre os painéis solares fotovoltaicos e a bateria eletroquímica. Resultados de simulação computacional apontam para o bom desempenho conceitual do sistema e seu potencial para a aplicação pretendida. This work presents the study, design and management of a stand-alone photovoltaic system to feed industrial automation load. E examples of application are railway signaling unit controls, which in some cases are controlled by electromechanical relays and more currently being replaced by programmable logical controllers. In a stand-alone photovoltaic system, the excess of electricity produced in the photovoltaic panels is stored in lead-acid stationary electrochemical batteries for later use during the night and low electricity production periods. This kind of battery presents memory effect, cannot have deep discharge or be subjected to high voltages. Thus, this work aims to specify and size a solar photovoltaic system for applications in industrial automation loads isolated from the grid, as well as ensuring longer lifetime to electrochemical battery of lead-acid without harming the maximum power tracker of photovoltaic panels. For this, a strategy for changing power management enables the control of DC-DC converter that performs the interconnection of photovoltaic panels and electrochemical battery. Results of computer simulation indicate the good conceptual performance of the system and its potential for the intended application.

In normal operation, the reconfiguration of distribution network can reduce losses, balance loads and improve quality indicators. The increasing use of remote controlled equipment in power systems leads the development of more efficient techniques for automatic reconfiguration of network, being particularly important in Smart Grid applications. This thesis presents a methodology and system for automatic reconfiguration of distribution network in real time. The optimization of the network performance is based on a heuristic method and multicriterial analysis. The work relies on the AHP (Analytic Hierarchy Process) method to define weights for the optimization criteria and to determine the best switching sequence for the network. In addition, the analysis of the technical feasibility of connecting feeders in parallel during the reconfiguration is also considered, focusing on determining transient constraints. The method assumes that only the remote controlled switches are analyzed. The developed algorithms are integrated into a supervisory system, which allows real time measurements and commands to the equipment. The proposed methodology was validated with data from a real network of a power utility. Em regime normal de operação, a reconfiguração de redes de distribuição permite reduzir perdas, balancear cargas e melhorar indicadores de qualidade. Com o aumento do uso de equipamentos telecomandados nos Sistemas de Potência, torna-se viável o desenvolvimento de sistemas que permitam que a reconfiguração da rede seja feita de forma automática. Essa abordagem vem ao encontro de técnicas atualmente aplicadas nas Redes Elétricas Inteligentes, ou Smart Grids. Este trabalho apresenta um sistema de reconfiguração automática de redes de distribuição, em tempo real, baseado em um método heurístico para determinação da melhor configuração. O método parte da premissa de que apenas as chaves telecomandadas são consideradas na análise. O método de análise multicriterial AHP (Analytic Hierarchy Process) é empregado para definir pesos para os critérios de otimização e determinar a melhor sequência de chaveamentos na rede. A análise da viabilidade técnica de ligação de alimentadores em paralelo durante a reconfiguração é abordada, com enfoque nas respostas em regime transitório e permanente do sistema. Os algoritmos desenvolvidos são integrados a um Sistema Supervisório, que permite monitorar dados em tempo real e aplicar os comandos de abertura e fechamento de chaves automaticamente. A metodologia proposta foi validada com dados de uma rede real de uma concessionária de energia elétrica.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This thesis addresses the design of adaptive current controllers applied for voltagesource grid-connected converters with LCL-filter. Due to the grid equivalent impedance uncertainty and/or variation at the point of connection, the current controller of such converters may become unstable or have a poor performance with fixed-gain controllers because the grid impedance is part of the dynamic model. So, adaptive control techniques are proposed to ensure stability and performance of current controllers for grid-connected converter with LCL-filter even without knowledge of the grid equivalent impedance. Continuous time adaptive control, from the theoretical point of view, is a well established control technique. However, in this application, a discrete-time current controller is implemented. There are some differences between discrete-time and continuous-time adaptive controllers. When the controlled variable is the converter current, a model reference adaptive state feedback is proposed. The adaptation algorithm, responsible to update the gains in real-time, consists on a recursive least-squares (RLS) algorithm. When the controlled variable is the grid current, a model reference adaptive state feedback is also used. However, the RLS algorithm has some modifications to keep the controller robust under unmodeled dynamics. The RLS algorithm is used because it has better parametric convergence characteristics compared to other algorithms. The grid voltage disturbance is rejected making some small modifications on the controller structure. Simulation results are validated by experimental results in a 5,5kW three-phase grid-connected converter, which shows good convergence and steady state stability of the adaptive controllers. Finally, some comparisons with fixed gain current controllers are presented to show de advantages and disadvantages of each controller. Esta tese trata do projeto de controladores adaptativos aplicados a conversores estáticos alimentados em tensão conectados à rede elétrica através de filtro LCL. Devido às características incertas e/ou variantes da impedância equivalente da rede no ponto de conexão de conversores estáticos, o controle da corrente de tais conversores pode se tornar instável ou o desempenho pode ser degradado com a utilização de controladores com ganhos fixos, pois a característica da rede faz parte do modelo dinâmico. Com base nisso, é proposto o uso de técnicas de controle adaptativo para garantir a estabilidade e o desempenho do controlador de corrente de conversores conectados à rede mesmo sem o conhecimento da sua impedância equivalente. Controle adaptativo em tempo contínuo, no ponto de vista teórico, é uma técnica de controle bem consolidada. No entanto, na aplicação em questão, o controlador de corrente é implementado em tempo discreto. Controle adaptativo em tempo discreto apresenta algumas diferenças quanto aos controladores em tempo contínuo. Quando a variável de controle é a corrente do conversor, é proposta a utilização de uma retroação de estados adaptativa por modelo de referência cujo adaptador, responsável por atualizar os ganhos em tempo real, consiste em um algoritmo recursivo por mínimos quadrados (RLS). Quando a variável de controle é a corrente da rede, também é utilizada uma retroação de estados adaptativa por modelo de referência, porém o algoritmo RLS apresenta modificações para torná-lo robusto à dinâmicas não modeladas. O algoritmo RLS é utilizado por ter melhores características de convergência paramétrica se comparado a outros algoritmos. O distúrbio de tensão da rede é rejeitado fazendo-se algumas modificações na estrutura da lei de controle. Os resultados de simulação são validados através de resultados experimentais em um conversor de potência nominal de 5,5kW, os quais mostram as características promissoras dos controladores de corrente adaptativos. Por fim, são apresentadas comparações com controladores de corrente de ganhos fixos, mostrando as vantagens e desvantagens de cada uma dos controladores.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This work analyzes a voltage regulator applied to low-voltage single-phase distribution networks, especially long distribution rural distribution lines with problems to comply with voltage level standards. This voltage regulator is classified as D-STATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator), since it is composed of a single-phase PWM inverter connected in parallel with the point common coupling through a second-order LC filter, composing a third order circuit (LCL circuit) with the line inductance. A digital control system is proposed for the D-STATCOM in this dissertation, composed of three voltage loops: the damping, the control loop of the AC voltage, which controls the voltage supplied by the regulator control loop and the DC voltage control loop, responsible for regulating the DC bus voltage. Moreover, a full-state feedback controller is used to achieve active damping of the LCL filter resonance. Finally, experimental results are presented to demonstrate the efficiency of the proposed control system Neste trabalho é realizado um estudo acerca de um regulador de tensão aplicado a redes de distribuição monofásicas de baixa tensão, especialmente para longas linhas de distribuição rurais que apresentam problemas de adequação dos níveis de tensão. A topologia do regulador de tensão classifica-se como D-STATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator), uma vez que é composto por um inversor PWM (Pulse Width Modulation) monofásico conectado em paralelo com o ponto de acoplamento comum através de um filtro LC, compondo um sistema de terceira ordem (LCL) com a indutância da rede. Um sistema de controle digital para o D-STATCOM é proposto nesta Dissertação, sendo composto por três malhas de tensão: a de amortecimento, a malha de controle da tensão CA, responsável pelo controle da tensão fornecida pelo regulador e a malha de controle da tensão CC, responsável pela regulação da tensão do barramento CC. Além disso, emprega-se uma retroação de estados a fim de realizar o amortecimento ativo do filtro LCL. Por fim, resultados experimentais são apresentados para demonstrar a eficiência do sistema de controle proposto.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This work proposes two vector control schemes for permanent magnet synchronous motors. They are destined to speed and position control, respectively, and are based on a control law called VS-RMRAC. Not being yet applied to the electric machines control, the VS-RMRAC control law presents robustness features that are potentially advantageous from the point of view of the closed loop PMSM dynamics. It also presents well established design and robust stability conditions, which makes its digital implementation easier. Both control structures are described and its respective design methods are presented. From simulation results, the behavior and performance of both structures are analyzed in face of load disturbances and parameter uncertainties. The speed control scheme and its simulation results are validated experimentally. This scheme is digitally implemented with fixed-point arithmetic using a TMS320F2812 DSP. Both schemes with its potentialities and limitations are then discussed. Este trabalho propõe duas estratégias de controle vetorial para motores síncronos a ímãs permanentes (MSIP s). Destinam-se ao controle de velocidade e de posição, respectivamente, e são baseados em uma lei de controle chamada VS-RMRAC. Não tendo sido aplicado ainda ao controle de máquinas elétricas, a lei de controle VS-RMRAC apresenta características de robustez que são potencialmente vantajosas do ponto de vista da dinâmica em malha fechada de MSIP s. Também apresenta condições de projeto e estabilidade robusta bem estabelecidas para o tempo discreto, o que facilita sua implementação digital. Ambas as estruturas de controle são descritas e suas respectivas metodologias de projeto são apresentadas. A partir de resultados de simulação, o comportamento e desempenho de ambas são analisados frente a perturbações de carga e incertezas paramétricas. O esquema de controle de velocidade e seus resultados de simulação são validados experimentalmente. Este esquema é implementado digitalmente com aritmética de ponto fixo utilizando DSP TMS320F2812. As potencialidades e limitações de ambos os esquemas são, por fim, discutidos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This dissertation presents as the main contribution the design and experimental validation of a robust H2 controller applied to boost converters with variations on the parameters load resistance, input voltage and operating point duty cycle. First, a polytopic model of the plant is presented, allowing to represent all the possible variations of the parameters within intervals previously established. Design conditions for a robust H2 controller, optimal under the quadratic stability, are detailed and used, allowing to efficiently calculate the controller gains. These gains are implemented with analog circuitry and the closed-loop system is tested by means of simulation and experimental results, which show a good match and illustrate a good performance. Finally, the small perturbation rejection capacity of the closed-loop system subject to parametric variations is evaluated using the H∞ guaranteed cost. Esta dissertação apresenta como principal contribuição o projeto e a validação experimental de um controlador robusto H2 aplicado a conversores boost com variações nos parâmetros resistência de carga, tensão de entrada e razão cíclica do ponto de operação. Primeiramente, um modelo politópico da planta é apresentado, permitindo representar todas as situações de variações possíveis dos parâmetros mencionados, dentro de intervalos previamente estabelecidos. Condições de projeto de um controlador robusto H2, ótimo sob a estabilidade quadrática, são detalhadas e utilizadas, permitindo calcular eficientemente os ganhos do controlador. Estes ganhos são implementados de forma analógica e o sistema em malha fechada é testado por meio de resultados experimentais e de simulação, que apresentam uma boa correspondência e ilustram um bom desempenho. Por fim, a capacidade de rejeição de pequenas perturbações do sistema em malha fechada sujeito a variações paramétricas é avaliada utilizando o custo garantido H∞.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This work presents as contributions a design procedure for controllers applied to single-phase uninterruptible power supplies and the certification of the closed-loop stability and performance using linear matrix inequalities. The design procedure takes into account the IEC62040-3 standard to select the components of an internal model principle based controller that guarantees tracking of sinusoidal reference and rejection of disturbances from typical nonlinear loads. It also takes into account the suitability of the controller for implementation in fixed point digital signal processors, including constraints on data representation and transport delay. A discrete linear quadratic regulator is used to ensure to the closed-loop system satisfactory transient responses and steady-state performance. The proposed design procedure is applied to a prototype of the output stage of an uninterruptible power supply, with simulation and experimental results that totally comply with the requirements of the IEC62040-3 standard. Finally, the performance of closed-loop system is certified by means of linear matrix inequalities that allow to determine the capacity of rejection of disturbances under time-varying or time invariant parametric uncertainties, providing new information on limits of performance for this class of systems. Este trabalho apresenta como contribuições um procedimento de projeto para controladores aplicados a fontes ininterruptas de energia monofásicas e a certificação da estabilidade e do desempenho em malha fechada utilizando desigualdades matriciais lineares. O procedimento de projeto leva em conta a norma IEC62040-3 para a escolha das componentes de um controlador baseado no princípio do modelo interno, que garante rastreamento da referência senoidal e rejeição de distúrbios provenientes de cargas não lineares típicas. Também leva em conta a adequação do controlador à implementação em processadores digitais de ponto fixo, incluindo restrições na representação dos dados e de atraso de transporte. Um regulador linear quadrático discreto é utilizado para garantir ao sistema em malha fechada respostas transitórias e desempenho em regime permanente satisfatórios. O procedimento de projeto proposto é aplicado a um protótipo de estágio de saída de uma fonte ininterrupta de energia, com resultados de simulação e experimentais que atendem completamente às exigências da norma IEC62040-3. Finalmente, o desempenho do sistema em malha fechada é certificado por meio de desigualdades matriciais lineares que permitem determinar a capacidade de rejeição de distúrbios sob incertezas paramétricas variantes no tempo ou invariantes no tempo, fornecendo novas informações sobre limites de desempenho para essa classe de sistemas.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This work presents the development of an alternating current power source with a single-phase full bridge voltage inverter, based on electronic switches. The source is designed to drive electromechanical and electric plants. The prototype is designed with 1kVA nominal power and is able to generate sinusoidal waveforms up to 2kHz. The inverter operates at the switching frequency of 50kHz. A robust model reference adaptive controller is designed and implemented to adjust the output voltage of the source. Additionally, the elements of the source and the system for measuring the electrical parameters are presented. A digital signal controller is used to control and generate signals with pulse width modulation. The discretization of the control system is performed using the delta operator. Finally, experimental results and analysis of the closed loop system are presented. Based on these results, the experimental performance of the designed source and the proposed control system are examined. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma fonte de potência de corrente alternada com um inversor de tensão em ponte completa monofásico, composto por interruptores eletrônicos. Esta fonte é concebida para o acionamento de plantas elétricas e eletromecânicas. O protótipo projetado tem uma potência nominal de 1kVA e é capaz de gerar formas de onda senoidais de até 2kHz. O inversor opera em uma frequência de comutação de 50kHz. Um controlador adaptativo robusto por modelo de referência é projetado e implementado para ajuste da tensão de saída da fonte. Adicionalmente, são apresentados os elementos da fonte e o sistema de medição das variáveis elétricas. Um processador digital de sinais é utilizado para controle e geração de sinais com modulação por largura de pulso. A discretização do sistema de controle é realizada por meio do operador delta. Por fim, são apresentados resultados experimentais e análise do sistema em malha fechada. A partir destes resultados, averiguou-se o desempenho experimental da fonte projetada e do sistema de controle proposto.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This dissertation addresses the analysis and control of permanent magnet synchronous generators (PMSG) found in wind energy conversion system. The operation modes of the wind turbine the current and voltage constraints of a PWM rectifier are defined and a methodology to determine the generator current is presented. The generator currents obtained guarantee the maximization of wind energy extraction as well as the minimization of the PMSG and rectifier losses. In addition, a space-vector modulation technique in overmodulation region is reviewed in detail and applied aiming: (i) to maximize the generator power; (ii) to utilize the entire PWM rectifier DC link voltage resource, and (iii) to obtain a smooth transition to six-step operation. Furthermore, a single current controller is designed for all operating modes being capable to avoid the controller states overload as well as the undesired effects due to the operation in the overmodulation region. The stability analysis of the closed loop system is investigated by means of linear matrix inequality conditions to estimate a region of operation with guaranteed stability. Simulation results are presented to demonstrate the performance of the proposed system. Esta dissertação trata da análise e do controle de geradores sincronos a íımã permanente usados em sistema de conversão de energia eólica. Os modos de operação da turbina eólica sob restrição de tensão e corrente são definidos e uma metodologia para determinar as correntes do gerador ´e apresentada. As correntes obtidas do gerador garantem a maximização da potência extraída do vento bem como a minimização das perdas do conjunto gerador e retificador PWM. Além disso, a técnica de modulação vetorial na região de sobremodulação é revisada em detalhes e aplicada com objetivo de: (i) maximizar a potência do gerador, (ii) utilizar todo o recurso do barramento CC disponível pelo retificador PWM e (iii) obter uma transição suave para operação do retificador para o modo de seis-pulsos. Uma técnica de controle vetorial é apresentada e comparada. Um único controlador de corrente é projetado para todos os modos operacionais, sendo capaz de evitar tanto sobrecarga dos estados do controlador quanto os efeitos indesejáveis provenientes da operação na região de sobremodulação. A análise da estabilidade do sistema em malha fechada é investigada por meio de desigualdades matriciais lineares para determinar uma região de estabilidade garantida. Por fim, resultados de simulação são apresentados para demonstrar o bom desempenho do sistema proposto.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico This dissertation deals with the design of a robust current control loop applied to voltage source inverters connected to the grid thought LCL-filter used in distributed generation systems. The utilization of the LCL-filter bring the need of damping the characteristic resonance of the filter. Two alternatives are generally considered in the literature. The passive damping, that add a passive element, generally a resistor or a additional passive element in the filter circuit and the active damping, that introduce a specific controller in the inverter current control loop. The active damping present more flexibility in the implementation and do not present energy losses like passive damping, so is the preferred damping method in high power applications. The main challenge to the damping method is keep the performance and avoid instability and controllers interactions even when impedance variations occur in the grid. In this dissertation, are proposed two control schemes for achieve the active damping of the filter resonance. In the first one, a robust partial state feedback is derived to allocate the poles of the LCL-filter inside the unity ratio circle for a given grid impedance variation. The feedback gains are obtained by a LMI condition that assure robust pole location in a pre-establish region of the unity ratio circle. In the second method, is proposed a predictive state estimator based on the multirate observers theory. This estimator allow feeding back the estimated stated by the measure of only one state variable. Moreover, the predictive action of the observer, eliminate the time delay of the control loop improving the stability margins of the system. Experimental results of a setup of 10kW DSP based are presented. Esta dissertação de mestrado trata do projeto de uma malha de controle de corrente robusta para inversores alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL, utilizados em sistemas de geração distribuída. A utilização do filtro-LCL traz consigo a necessidade do amortecimento adequado da ressonância característica deste filtro. Dois tipos de amortecimento são apresentados na literatura para solucionar este problema. O amortecimento passivo, que consiste na introdução de um resistor ou filtro passivo adicional no circuito e o amortecimento ativo, que é baseado na introdução de um controlador digital específico na malha de controle de corrente do inversor. O amortecimento ativo, por apresentar maior flexibilidade de implementação e não apresentar perdas de energia, é o método preferencialmente utilizado. O principal desafio na utilização do amortecimento ativo é manter um desempenho satisfatório na presença de incertezas na impedância da rede no ponto de conexão. Neste trabalho, são propostas duas técnicas de amortecimento ativo robusto. Na primeira delas, uma retroação parcial de estados robusta é obtida para alocar os pólos da planta numa região contida no círculo unitário para uma dada faixa de variação de impedância da rede. Os ganhos da retroação de estados são obtidos a partir de um sistema de desigualdades matriciais lineares (LMI), que garantem alocação robusta dos pólos do sistema afetado por incertezas paramétricas e por atraso de transporte. No segundo método é proposto um estimador preditivo de estados baseado em observadores por múltiplas amostras, que permite fazer a retroação de estados estimados a partir da medida de apenas um dos estados da planta. Além disso, elimina o atraso de transporte da implementação digital aumentando a robustez do sistema. Resultados experimentais de um inversor de 11 kW controlado por um DSP de ponto fixo, conectado à rede com um filtro-LCL são apresentados para validar as analises desenvolvidas e demonstrar o bom desempenho dos controladores propostos.