عنوان پایان‌نامه
مدل سازی و کنترل غیر خطی مبدل های قدرت سوییچینگ
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2865;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72364;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2865;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72364
- تاریخ دفاع
- ۲۴ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- مصطفی علی ایوبی راد
- استاد راهنما
- محمدجواد یزدان پناه
- چکیده
- علی‌رغم عملکرد بهتر مبدلهای قدرت کـنترل شده با کنترلرهای غیر‌خطی، در صنعت همچنان از کنترلرهای خطی جهت تنظیم ولتاژ خروجی آنها استفاده می‌شود. دلیل این امر، پیچیده بودن کنترلرهای غیر‌خطی طراحی شده، هزینه طراحی و پیاده‌سازی بالای آنها با مدار آنالوگ و نبود انگیزه کافی برای توسعه آنها می‌باشد. در این پـایان‌نامه، هدف توسعه کنترلرهای غیر‌خطی برای مبدلهای DC به DC با در نظر گرفتن مسائل مربوط به پیاده‌سازی عملی آنها می‌باشد. ساده بودن سیگنال کنترل غیر‌خطی محاسبه شده در مقایسه با سایر روش‌ها، توسعه مدار آنالوگ جهت پیاده‌سازی عملی آنها، ارائه روش سیستماتیک جهت تنظیم پارامترهای کنترلر و محدود و ثابت بودن فرکانس کلید‌زنی مبدل جهت طراحی فیلتر از جمله مسائل مهم در پیاده‌سازی مبدل‌ها می‌باشد. در این پایان‌نامه، با در نظر گرفتن مسائل مطرح شده، به طراحی کنترلر خطی سازی ورودی-خروجی با فیدبک حالت، کنترلر مد لغزشی با فرکانس کلید‌زنی ثابت و کنترل انتگرالی بر مبنای پسیو بودن سیستم می‌پردازیم. به طور خلاصه، دستاوردهای مهم این پایان‌نامه کنترل مقاوم مبدل ناکمینه فاز بوست با کنترلر خطی سازی ورودی-خروجی با فیدبک حالت و قابلیت پیاده‌سازی ساده آن با مدار آنالوگ، طراحی و پیاده‌سازی کنترل مد لغزشی بر روی مبدلهای باک، باک-بوست بر مبنای مدلاسیون هیسترزیس (HM) و عرض پالس (PWM) با فرکانس ثابت و خطای رگولاسیون صفر در محیط اسپـایس، طـراحی کنترلر مقـاوم بر مبنای پسیو بودن سیستم بـرای مبـدل شبه تشدیدی بـوست می‌باشد. سادگی و طراحی سیستماتیک کنترلرهای مطرح شده، قابلیت تجاری شدن آنها را افزایش می‌دهد. از طرف دیگر، نتایج بدست آمده نشان دهنده پـایدار و مقاوم بودن سیستم‌ها در مقابل تغییرات ولتاژ ورودی، بار خروجی و تغییرات پارامترهای مبدل می‌باشد و پاسخ دینامیکی مطلوب در ناحیه کاری وسیع دارد. واژه‌های کلیدی: مبـدل‌های DC به DC، خطی‌سازی ورودی-خروجی بـا فیدبک حالت، کنترل مد لغزشی، مدلاسیون هیسترزیس، مدلاسیون PWM، کنترل بر مبنای پسیو بودن
- Abstract
- In industry applications, linear controllers are widely used to regulate the output voltage of DC-DC converters despite the better performance of controlled power converters with nonlinear controllers. Complexity of nonlinear controller design, higher design and implementation cost with analog circuitry methods and lack of enough incentives can be mentioned as the main reasons. The main goal of this thesis is design of nonlinear controllers for DC-DC power converters concerning the practical development of the controllers. Calculation of simple nonlinear control signal compared to other methods, development of analog circuit for practical implementation, providing a systematic way to set the controller parameters and having a constant switching frequency are among the most important issues in the implementation of converters. In this thesis, the input-output feedback linearization, sliding mode controller (SMC) with fixed switching frequency and passivity-based integral controllers are designed by taking into account their practical implementation issues. In short, robust control of non-minimum phase boost converter with input-output feedback linearization controller and its simple implementation with analog circuitry, design of hysteresis modulation based sliding mode controller (HMSMC) with fixed switching frequency for buck converters, pulse-width modulation (PWM) based SMC with zero voltage steady-state error for buck-boost converters, robust passivity-based integral controller for quasi-resonant boost converters and implementation of analog circuitry with simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE) software can be cited as the main achievements of this thesis. The simple and systematic calculation of control signal increases the commercial potential of nonlinear controllers. The simulation results indicate that the controlled system is stable and robust against variations in input voltage, output load resistance and uncertainties of the converter’s parameters. The controlled systems also show consistent dynamic responses over a wide range of operating conditions. Keywords: DC to DC converters, input-output feedback linearization, sliding mode control, hysteresis control, pulse-width modulation, passivity-based controller
