شماره ركورد
34464
پديد آورنده
هما شيخي جويباري
عنوان
تحليل، مدل سازي و بهبود كنترل مبدل هاي چندسطحي ماژولار
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي برق
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/8/23
استاد راهنما
داود عرب خابوري - احمد الحجاجي
استاد مشاور
آگوستين امپاندا مابوه
دانشكده
مهندسي برق
چكيده
اين رساله بر تحليل، مدلسازي و كنترل مبدلهاي چندسطحي ماژولار (MMC) متمركز است كه به طور گسترده در كاربردهاي توان بالا مانند سيستمهاي انتقال HVDC، اتصال به شبكه انرژيهاي تجديدپذير، و درايو موتورهاي با ولتاژ متوسط استفاده ميشوند. ساختار پيچيدهي MMCها مستلزم آن است كه سيستم كنترل چندين هدف را برآورده كند؛ از جمله تنظيم جريانهاي خروجي، مهار جريانهاي گردشي و متعادلسازي ولتاژ خازنهاي زيرماژول. بر اين اساس، اين رساله محدوديتهاي رويكردهاي متداول را بررسي كرده و روشهاي كنترلي بهبوديافتهاي براي MMCها پيشنهاد ميكند. به طور خاص، دو روش اصلي كنترلي پيشنهاد شدهاند. روش اول، كنترل مُد لغزشي بهينه (OSMC) است كه به طور صريح محدوديتهاي ورودي كنترل را در نظر ميگيرد؛ موضوعي كه غالباً در طراحيهاي كنترلرهاي مُد لغزشي متداول ناديده گرفته ميشود. با فرمولهسازي مسأله كنترل به صورت يك مسأله برنامهريزي درجه دوم (QP) مقيد و حل آن با استفاده از روش مجموعه فعال ناممكن (IAS)، روش OSMC عملكرد بهتري را بدون عبور از حدود مجاز ورودي كنترل تضمين ميكند. نتايج شبيهسازي آفلاين در MATLAB/Simulink نشان ميدهد كه اين رويكرد در مقايسه با روشهاي متداول مُد لغزشي، عملكرد بهتري دارد. روش پيشنهادي دوم يك تنظيمكننده خطي درجه دوم (LQR) مبتني بر نامساويهاي ماتريسي خطي (LMI) است كه براي مديريت عدم قطعيتهاي پارامتري در سيستمهاي MMC طراحي شده است. برخلاف LQR كلاسيك، اين روش با حل يك مسأله بهينهسازي مقيد به LMI، عملكرد مقاومي را تضمين ميكند. كارايي كنترلكننده پيشنهادي از طريق شبيهسازي بلادرنگ بر روي پلتفرم OPAL-RT اعتبارسنجي شده و عملكرد مقاومتري را در شرايط غيرنامي نشان ميدهد. در مجموع، اين روشهاي پيشنهادي با ارائه راهحلهايي كه محدوديتهاي سيستم را در نظر ميگيرند، مقاوماند، و ملاحظات پيادهسازي عملي را در نظر ميگيرند، باعث بهتر و پيشرفتهتر شدن روشهاي كنترل MMC ميشوند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/08
عنوان به انگليسي
Analysis, Modeling and Robust Control of Modular Multilevel Converters
تاريخ بهره برداري
11/14/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
هما شيخي جويباري
چكيده به لاتين
This thesis focuses on the analysis, modeling, and control of modular multilevel converters (MMCs), which are widely used in high-power applications such as HVDC transmission systems, renewable energy integration, and medium-voltage motor drives. The complex structure of MMCs requires the control system to meet multiple objectives, including regulation of output currents, suppression of circulating currents, and balancing of submodule capacitor voltages. Accordingly, this thesis examines limitations of conventional approaches and proposes improved control strategies for MMCs. Specifically, two main control methods are proposed. The first is an optimal sliding mode control (OSMC) strategy that explicitly considers control input constraints, which are often neglected in conventional SMC designs. By formulating the control problem as a constrained quadratic programming (QP) problem and solving it using the infeasible active-set (IAS) method, the OSMC ensures improved performance without exceeding control input limits. Offline simulation results in MATLAB/Simulink confirm that this approach outperforms conventional SMC methods. The second contribution is a linear matrix inequality (LMI)-based linear quadratic regulator (LQR), designed to handle parameter uncertainties in MMC systems. Unlike classical LQR, this approach ensures robust performance by solving an LMI-constrained optimization problem. The proposed controller’s effectiveness is validated through real-time simulations on an OPAL-RT platform, demonstrating improved robustness under non-nominal conditions. Together, these contributions advance the state of MMC control by offering solutions that integrate constraint handling, robustness, and practical implementation considerations.
كليدواژه هاي فارسي
محدوديتهاي ورودي كنترل , نامساوي ماتريسي خطي , تنظيمكننده خطي درجه دوم , مبدل چندسطحي ماژولار , كنترل مُد لغزشي بهينه , عدم قطعيت پارامترها , برنامهريزي درجه دوم , شبيهسازي بلادرنگ
كليدواژه هاي لاتين
Control Input Constraints , Linear Matrix Inequality (LMI) , Linear Quadratic Regulator (LQR) , Modular Multilevel Converter (MMC, M2C) , Optimal Sliding Mode Control (OSMC) , Parameters Uncertainty , Quadratic Programming (QP) , Real-Time Simulation
Author
Homa SHEIKHI JOUYBARY
SuperVisor
Davood ARAB KHABURI - Ahmed EL HAJJAJI