27888

طراحي و ساخت مبدل DC-DC با كنترل پيش‌بين و كاربرد انرژي خورشيدي

كارشناسي ارشد

مهندسي راه آهن برقي

1399

1401/11/24

سيد سعيد فاضل

مهندسي راه آهن

تقريبا تمام منابع تغذيه جديد همچون شارژرها، اينورترها و يوپي‌اس‌ها از ساختارهاي الكترونيك قدرت استفاده مي‌كنند. شارژر موبايل و لپ‌تاپ، منابع تغذيه كامپيوتر يا ساير لوازم برقي، از ساده‌ترين مثال‌ها براي كاربرد الكترونيك قدرت هستند. در اين پايان‌نامه ضمن بررسي ساختارهاي مختلف مبدل‌هاي الكترونيك قدرت، يك ساختار سه درگاهي معرفي مي‌گردد كه از يك سو به توليد كننده انرژي خورشيدي متصل شده و از سوي ديگر يك بار را تغذيه مي‌كند. همچنين اين مبدل در درگاه دوم ورودي خود، امكان شارژ و دشارژ يك منبع ذخيره ساز انرژي را نيز فراهم كرده است. درگاه متصل به باتري در اين مبدل بصورت دوطرفه طراحي شده است. اين مبدل يك مبدل نيمه ايزوله بوده و بصورت تجميعي براي كاربردهاي جانبي صنعت حمل و نقل مانند روشنايي، تهويه و غيره طراحي شده است. همچنين در اين پايان نامه ضمن مطالعه روش‌هاي كنترلي متناسب با كاربردهاي مختلف مانند روش‌هاي كنترل مد لغزشي، كنترل هيسترزيس، كنترل شبكه عصبي مصنوعي و كنترل فازي، يك راهبرد كنترل ولتاژ آبشاري را براي مبدل dc/dc با استفاده از كنترل پيش‌بين مدل (MPC) در حلقه داخلي پيشنهاد كرده‌ايم. MPC پيشنهادي يك تابع هزينه را در هر مرحله زماني به روش افق بازگشتي به حداقل مي‌رساند و راه حل بهينه مربوطه از يك تابع از پيش تعيين شده بدون تكيه بر الگوريتم عددي به دست مي‌آيد. نشان داده شده است كه MPC باعث مي‌شود ولتاژ خازن و جريان سلف در حضور محدوديت‌هاي ورودي به صورت سراسري همگرا شوند. همچنين محدوديت‌هاي حالت را نيز مي‌توان در MPC پيشنهادي در نظر گرفت. به دنبال طرح كنترل ولتاژ آبشاري مرسوم، يك كنترل كننده تناسبي_انتگرالي (PI) در حلقه بيروني اتخاذ مي‌شود. نتايج تجربي نشان مي‌دهد كه عملكرد حلقه بسته نسبت به طرح كنترل PI آبشاري كلاسيك برتر است.

1401/11/30

Design and construction of DC-DC converter with model predictive control and application of solar energy

2/13/2024 12:00:00 AM

Almost all new power sources such as chargers, inverters, and UPS use power electronic structures. Mobile and laptop chargers, computer power supplies, or other electrical appliances are some of the simplest examples of power electronics applications. In this thesis, while examining different structures of power electronic converters, a three-port structure is introduced, which is connected to the solar energy producer on one side and feeds a load on the other side. Also, this converter has provided the possibility of charging and discharging an energy storage source in its second input port. The port connected to the battery in this converter is designed bilaterally. This converter is a semi-isolated converter and is collectively designed for the side applications of the transportation industry such as lighting, ventilation, etc. Also, in this thesis, while studying control methods suitable for different applications such as sliding mode control methods, hysteresis control, artificial neural network control, and fuzzy control, a cascade voltage control strategy for dc/dc converter using model predictive control (MPC) We have suggested in the inner circle. The proposed MPC minimizes a cost function at each time step by the recursive horizon method, and the corresponding optimal solution is obtained from a predetermined function without relying on a numerical algorithm. It is shown that MPC causes capacitor voltage and inductor current to converge globally in the presence of input constraints. Also, state constraints can also be considered in the proposed MPC. Following the conventional cascade voltage control scheme, a proportional-integral (PI) controller is adopted in the outer loop. The experimental results show that the closed-loop performance is superior to the classical cascaded PI control scheme.

الكترونيك قدرت، مبدلDC/DC، كنترل پيش‌بين مدل، كنترل آبشاري

Power electronics, DC/DC converter, model predictive control, cascade control

saeed kazemian

seyed saeed fazel