Controle Preditivo de Módulos em Conversor Multinível Modular (MMC) Reduzido

Controle Preditivo
Eletrônica de Potência
Disponível
Aplicação de controle preditivo de conjunto finito ao balanceamento de tensão dos módulos (submódulos) de um Conversor Multinível Modular (MMC) em escala reduzida.
Data de Publicação

14 de julho de 2026

Objetivos

O Conversor Multinível Modular (MMC) é formado por vários submódulos idênticos conectados em série por braço, o que impõe um desafio de controle específico: além de regular a tensão/corrente de saída, é preciso equilibrar a tensão dos capacitores de cada submódulo. Este projeto propõe atacar esse problema com a abordagem de FCS-MPC já usada no grupo. Objetivos:

  • Estudar a topologia de um MMC em escala reduzida (poucos submódulos por braço) e seus desafios específicos de controle: balanceamento de tensão dos capacitores e controle de corrente circulante;
  • Formular um FCS-MPC (nos moldes já usados em ControleDFIG) que selecione, a cada instante, o subconjunto de submódulos inseridos de forma a equilibrar as tensões de capacitor e regular a tensão de saída;
  • Simular o MMC reduzido e comparar o balanceamento de tensão obtido com uma estratégia clássica de ordenação por tensão (voltage sorting);
  • Avaliar o custo computacional do FCS-MPC com o crescimento do número de submódulos (explosão combinatória de estados de chaveamento) e discutir estratégias de redução do espaço de busca.

Pré-requisitos

  • Eletrônica de Potência II;
  • Sistemas de Controle II;
  • Tópicos Especiais em Controle (MPC/FCS-MPC) desejável, não obrigatório;
  • Programação em Python ou MATLAB/Simulink (PLECS recomendado para simulação de chaveamento).

Estrutura Sugerida para o Grupo Autogerenciado

  • Reuniões semanais de 1h entre os membros do grupo, com reunião quinzenal com o orientador;
  • Entregáveis mensais: relatório curto documentando o que foi implementado, resultados de simulação e próximos passos;
  • Ferramentas: repositório Git compartilhado, notebooks/scripts versionados, quadro de tarefas;
  • Divisão sugerida: um membro focado na modelagem do MMC reduzido, outro na formulação do FCS-MPC para balanceamento de submódulos, outro na implementação da estratégia de referência (voltage sorting) e na análise de custo computacional.

Referências

  1. Perez, M. A., et al. (2021). Modular Multilevel Converters: Recent Achievements and Challenges. IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society. [placeholder — confirmar edição/páginas]
  2. Rodriguez, J., & Cortes, P. (2012). Predictive Control of Power Converters and Electrical Drives. Wiley. [placeholder — confirmar edição/páginas]
  3. Repositório ControleDFIG — base de FCS-MPC do grupo.