عنوان پایان‌نامه
بررسی استراتژیهای کنترل برای اینورترهای ۴۰۰ هرتز با قابلیت تغذیه بارهای غیر خطی و نامتعادل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2414;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61408
- تاریخ دفاع
- ۲۱ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمود نوری
- استاد راهنما
- حسین ایمان عینی
- چکیده
- اینورترهای 400 هرتز برای تأمین برق هواپیماها در صنایع هوایی و هم چنین در تجهیزات نظامی و صنایع کشتیرانی کاربرد فراوانی دارند. کنترل دامنه و فرکانس لحظه ای ولتاژ خروجی به ویژه در شرایط بارهای نامتقارن و غیرخطی، هدف اصلی سیستم کنترل در اینورتر محسوب می گردد. طرح های کنترلی بسیاری در زمینه ی اینورترهای 50/60 هرتز در مقالات گزارش شده اند. تعداد کمی از این روش ها را مستقیماً می توان برای اینورترهای 400 هرتز به کار برد. زیرا دوره‌ی تناوب اصلی اینورترهای اخیر کوچک و برابر 5/2 میلی ثانیه است. تأخیر ناشی از یک دوره نمونه برداری در این فرکانس 8 برابر بزرگ تر از سیستم های 50 هرتز است و این تأخیر زمانی متناسباً با کاهش فرکانس کلیدزنی و نمونه برداری در کاربردهای توان های زیاد افزایش می یابد. در این پایان نامه از روش کنترل دوحلقه ای برای کنترل اینورتر 400 هرتز استفاده شده است. کنترل در دستگاه ساکن abc طراحی شده است. لذا برای دستیابی به خطای حالت ماندگار صفر در ردیابی ولتاژ مرجع سینوسی، از کنترل کننده ی تشدیدی در حلقه ی بیرونی استفاده شده است. از کنترل کننده های هارمونیک های غالب در ساختاری موازی با کنترل کننده ی هارمونیک اصلی استفاده شده است. برای پرهیز از ایجاد تأخیر فاز و کاهش پهنای باند از کنترل کننده ی تناسبی در حلقه ی داخلی جریان بهره گرفته شده است. ضرایب کنترل کننده های حلقه های داخلی و خارجی به روش دیجیتال ترکیبی در حوزه¬ی زمان گسسته و زمان پیوسته طراحی شده اند. به منظور مجزاسازی سیستم کنترل از ورودی اغتشاش جریان بار و بهبود پاسخ دینامیکی سیستم، بلوک پیش خور به ساختار کنترل دو حلقه ای افزوده شده است. هم چنین به منظور پیاده سازی ایمن در برابر نویز بلوک پیش خور از مشتق گیر نرم که به صورت بهینه برای فرکانس 400 هرتز طراحی شده است، استفاده شده است. شبیه سازی های متعددی به منظور تأیید کارایی سیستم کنترل انجام شده است که بیان گر عملکرد مطلوب حالت گذرا و ماندگار سیستم است. در انتها نتایج عملی بدست آمده از یک نمونه ی آزمایشگاهی صنعتی kVA20 اثباتی بر برآوردهای نظری این پایان‌نامه است. واژه‌های کلیدی: اینورتر 400 هرتز، کنترل دوحلقه ای، کنترل دیجیتال، طراحی دیجیتال ترکیبی
- Abstract
- 400 Hz Power Supplies are used to provide electricity for Airplanes in aeronautic and also military and vessel equipments. Instantaneous amplitude and frequency control of output voltage, especially under unbalanced and nonlinear load conditions, is considered as the main purpose of power supply control systems. Several control schemes in the field of 50/60 Hz inverters have been reported in the literature. A few numbers of these methods can be straightly used for 400 Hz inverters. This issue is related to the small fundamental period equal to 2.5 ms, in 400 systems. One sample delay in this frequency is 8 times greater than that of 50 Hz systems and this time delay is proportionately increased with decreasing switching and sampling frequency in high power applications. In this thesis dual-loop control method has been used for control of 400 Hz inverter. Control has been designed in stationary abc frame. So in order to achieve zero steady state error in tracking reference sinusoidal voltage, resonant controller has been used in the outer loop. Dominant low order harmonic controllers have been used in a parallel structure with the fundamental harmonic controller. To avoid generating phase lag and decreasing band-width, proportional controller has been used in the inner current loop. Inner and outer loop controllers’ coefficients have been designed using hybrid digital design method both in analog and digital form. In order to decouple control system from load current disturbance and improvement of system dynamic response, feed forward block has been added to dual loop control structure. Also for noise-immune implementation of feed forward block soft derivative that has been optimized for 400 Hz frequency, has been used. Several simulations for verification of control system performance have been carried out. Results show the system satisfactory performance both in transient and steady state. Finally experimental results of a 30kVA experimental-industrial setup prove satisfactory performance of control system. Keywords: 400 Hz inverters, Dual loop control, Digital control, Hybrid Digital Design
