Sliding mode based droop control strategies for parallel-connected inverters in railway vehicles

This thesis deals with the design of sliding mode based droop control strategies for parallel-connected inverters in railway vehicles. Indeed, the presence of auxiliary devices, which can be connected and disconnected at any time instant, makes the introduction of parallel modules an efficient solution. Among the possible techniques, droop control represents an efficient and easy-to-implement approach. However, each inverter is affected by load variations, nonlinearities and unavoidable modelling uncertainties, thus making the use of sliding mode controllers perfectly adequate for this kind of application. More specifically, relying on a sliding surface designed on the basis of a voltage-current droop characteristic, two second order sliding mode (SOSM) control algorithms, belonging to the class of Super-Twisting and Suboptimal SOSM control, are proposed and analyzed. Simulation results finally confirm the validity of the proposals and their capability to provide satisfactory closed-loop performance.

Questa tesi si occupa del progetto di strategie di controllo droop basate sul controllo sliding mode, applicate a convertitori in parallelo presenti sui i treni. Infatti, la presenza di servizi ausiliari, che possono essere connessi e disconnessi in ogni momento, rende l'introduzione di moduli in parallelo una soluzione efficiente. Tra le possibili tecniche, il controllo droop rappresenta una efficiente soluzione di facile implementazione. Tuttavia, ogni convertitore è influenzato da varizioni di carico, nonlinearità e incertezze inevitabili di modello, rendendo l'applicazione del controllo sliding mode perfettamente adeguata al contesto. Nello specifico, facendo riferimento a una superficie di sliding progettata sulla base di una caratteristica di droop tensione-corrente, sono proposti due algoritmi sliding mode del secondo ordine (SOSM), del tipo Suboptimal e Super-Twisting. I risultati ottenuti in simulazione confermano la validità della proposta e la capacità di garantire soddisfacenti prestazioni dell'anello di controllo.