30672

كاهش جريان هارمونيك دوم در مبدل دو مرحله اي تكفاز مبتني بر پل فعال دوگانۀ سه فاز در حضور عدم قطعيت ناشي از ظرفيت خازني لينك DC با استفاده از روش كنترل مقاوم ∞𝑯

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- قدرت ـ الكترونيك قدرت

1399

1402/6/27

عليرضا جليليان

مهدي اسدي

مهندسي برق

مبدل هاي دو مرحله اي از جمله مبدل هايي هستند كه در آن ها مرحلۀ تغيير سطح ولتاژ از مرحلۀ تغيير شكل موج كميت مذكور جدا شده است، به طوري كه يك مرحله عمليات تغيير سطح ولتاژ را انجام مي دهد و مرحلۀ ديگر عمليات تغيير شكل موج ولتاژ را. يكي از انواع اين مبدل ها، مبدل دو مرحله اي تكفاز مبتني بر پل فعال دوگانۀ سه فاز است. مبدل دو مرحله اي مذكور از مبدل پل فعال دوگانۀ سه فاز در مرحلۀ DC-DC و اينورتر تمام پل تكفاز در مرحلۀ DC-AC تشكيل شده است. مبدل هاي تكفاز در حالت كلي به دليل تغيير شكل موج از DC به AC و بالعكس همواره حاوي جريان هارمونيك دوم در سمت DC مي باشند كه كيفيت توان مبدل در آن سمت را كاهش مي دهد. براي رفع اين معضل تاكنون راهكارهاي مختلفي ارائه شده است، با اين وجود در پژوهش هاي صورت گرفته كمتر به كاهش جريان هارمونيك دوم در حضور عدم قطعيت هاي ناشي از مبدل پرداخته شده است. در پژوهش صورت گرفته در اين پايان نامه، با استفاده از نظريۀ كنترل مقاوم ∞H كنترل كننده اي ارائه شده است كه جريان هارمونيك دوم در سمت باتري را در حضور عدم قطعيت ناشي از ظرفيت خازني لينك DC كاهش مي دهد كه پيش تر در هيچ پژوهشي مورد بررسي قرار نگرفته است. به همين ترتيب به جهت توسعۀ بيشتر، عدم قطعيت ناشي از تغييرات بار در خروجي مبدل نيز به مدل اعمال گشته است تا بدين صورت كنترل كننده علاوه بر افزايش قوام سيستم در مقابل عدم قطعيت ناشي از ظرفيت خازني لينك DC، قوام سيستم را در مقابل عدم قطعيت ناشي از بار نيز افزايش دهد. در اين پايان نامه در فصول ابتدايي به پژوهش هاي پيشين صورت گرفته در زمينۀ كاهش جريان هارمونيك دوم در مبدل هاي دو مرحله اي و پس از آن به اصول كاركرد مبدل دو مرحله اي مبتني بر پل فعال دوگانۀ سه فاز پرداخته شده است. سپس در فصول بعدي كنترل كنندۀ مقاوم ∞H براي شرايطي كه در آن مبدل دو مرحله اي مبتني بر پل فعال دوگانۀ سه فاز دچار عدم قطعيت از ناحيۀ ظرفيت خازني لينك DC مي شود توسعه داده شده است. در اين روش كنترل كننده به مبدل پل فعال دوگانۀ سه فاز اعمال مي گردد، لذا ابتدا مدل متوسط جامع مبدل پل فعال به دست آمده است، پس از آن مدل سيگنال كوچك مبدل توسعه داده شده است و عدم قطعيت هاي لازم مدلسازي شده اند. در نهايت كنترل مقاوم ∞H به مدل نهايي به دست آمده اعمال گشته است. در انتها نيز عملكرد كنترل كنندۀ پيشنهادي همراه با مبدل دو مرحله اي مذكور در محيط MATLAB/Simulink شبيه سازي شده و نتايج حاصل از آن با روش توسعه داده شدۀ پيشين مقايسه گشته است.

1403/01/25

Second Harmonic Current Reduction in Three-Phase Dual Active Bridge-based Single-Phase Two-Stage Converter considering Uncertainty of DC-Link Capacitance using 𝑯∞ Robust Control

1/1/1900 12:00:00 AM

Two-stage converters are among the converters in which the stage of changing the voltage level is separated from the stage of changing the waveform of the mentioned quantity, so that one stage performs the operation of changing the voltage level and the other stage performs the operation of changing the shape of the voltage waveform. One type of these converters is three-phase dual active bridge-based single-phase two-stage converter. The above-mentioned converter consists of a three-phase dual active bridge converter in the DC/DC stage and a single-phase full bridge inverter in the DC/AC stage. Single-phase converters, in general, due to the change of waveform from DC to AC and vice versa, always have second harmonic current on the DC side, which reduces the power quality of the converter on that side. In order to solve this problem, various solutions have been proposed so far, however, in the literature, the reduction of the second harmonic current in the presence of uncertainties caused by the converter has been less discussed. In the research carried out in this thesis, by using H∞ robust control theory, a controller is presented that reduces the second harmonic current on the battery side in the presence of the uncertainty caused by the capacitance of the DC link, which previously has not been investigated in any research. In the same way, for further development, the uncertainty caused by load changes at the output of the converter has also been applied to the model, so that the controller, in addition to increasing the system robustness against the uncertainty caused by the capacitance of the DC link, also increases the system robustness against the uncertainty caused by the load. In this thesis, in the initial chapters, the previous researches in the field of second harmonic current reduction in two-stage converters and then the working principles of the three-phase dual active bridge-based single-phase two-stage converter have been discussed. Then, in the following chapters, the H∞ robust controller has been developed for the conditions in which the three-phase dual active bridge-based single-phase two-stage converter suffers from uncertainty in the area of DC link capacitance. In this method, the controller is applied to the three-phase dual active bridge converter, so first the generalized average model of the dual active bridge converter is obtained, then the small signal model of the converter is developed and the necessary uncertainties are modeled. Finally, H∞ robust control has been applied to the final model obtained. In the end, the performance of the proposed controller along with the mentioned two-stage converter is simulated in the MATLAB/Simulink environment and the results are compared with the previously developed methods.

كاهش جريان هارمونيك دوم , كيفيت توان , مبدل دو مرحله اي , مبدل پل فعال دوگانۀ سه فاز , كنترل مقاوم ∞H

second harmonic current reduction , Power Quality , two-stage converter , three-phase dual active bridge converter , H∞ Robust control

Sepehr Safari

Dr. Jalilian