سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

سامانه ‏های غیرخطی در مهندسی برق

کنترل غیرمستقیم ولتاژ خروجی مبدل DC-DC افزاینده در حالت هدایت پیوسته با استفاده از کنترل‌کننده مقاوم مبتنی‌بر غیرفعال بودن و کنترل‌کننده PI حلقه بسته آبشاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه قدرت ، دانشکده مهندسی برق ، دانشگاه صنعتی شیراز ، شیراز ، ایران
چکیده
در این مقاله، یک کنترل‌کننده ترکیبی مقاوم مبتنی‌بر رویکرد انفعالی برای تنظیم ولتاژ خروجی مبدل DC-DC افزاینده در حالت هدایت پیوسته ارائه شده است. طرح پیشنهادی، کنترل‌کننده مبتنی‌بر غیرفعال بودن (PBC) را در یک ساختار آبشاری با حلقه‌های کنترلی PI تودرتو ادغام می‌کند تا کاستی‌های هر دو روش را پوشش دهد. با توجه به ماهیت غیرمینیمم‌فاز مبدل بوست، تنظیم ولتاژ به‌صورت غیرمستقیم و از طریق ردیابی جریان مرجع سلف انجام می‌شود. جریان مرجع توسط حلقه بیرونی PI تولید شده و حلقه درونیPBC، پایداری و عملکرد دینامیکی را در حضور اغتشاشات و عدم قطعیت‌های پارامتری تضمین می‌کند. روابط دینامیکی سیستم مبتنی‌بر مدل متوسط‌گیری شده با در نظرگیری المان‌های پارازیتی استخراج و کنترل‌کننده بر مبنای نظریه پایداری انفعالی طراحی شده است. برای اعتبارسنجی، یک نمونه آزمایشگاهی ساخته شده و عملکرد کنترل‌کننده پیشنهادی در پنج سناریوی مختلف شامل تغییرات پله‌ای ولتاژ مرجع، تغییرات بار، تغییرات ولتاژ ورودی و تغییرات پارامترهای مبدل، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی و آزمایشگاهی، بهبود چشمگیر در پایداری، پاسخ دینامیکی سریع‌تر و کاهش خطای حالت ماندگار را در مقایسه با کنترل‌کننده انفعالی خالص نشان می‌دهند و بر مقاومت و کارایی روش ترکیبی پیشنهادی در شرایط عملیاتی مختلف تأکید دارند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

1.    Sedaghati, F. and S.A. Azimi. A non-isolated bidirectional dc-dc converter connected to the t-type three level converter for electric vehicle battery charger. in 2023 13th Smart Grid Conference (SGC). . IEEE.
2.    Sofiya, S. and S. Sathyan, A series inductance based three-port isolated hybrid DC–DC converter for microgrid applications. Renewable Energy Focus, 2023. 47: p. 100501.
3.    Waghmare, T. and P. Chaturvedi, A higher-order sliding mode controller’s super twisting technique for a DC–DC converter in photovoltaic applications. Energy Reports, 2023. 9: p. 581-589.
4.    Basha, C.H., et al., Design of GWO based fuzzy MPPT controller for fuel cell fed EV application with high voltage gain DC-DC converter. Materials Today: Proceedings, 2023. 92: p. 66-72.
5.    Kim, H.-S. and S.-U. Shin, A High Conversion Ratio DC–DC Boost Converter with Continuous Output Current Using Dual-Current Flows. Energies, 2023. 16(8): p. 3603.
6.    Jung, Y.-H., S.-K. Hong, and O.-K. Kwon, A high-efficient and fast-transient buck-boost converter using adaptive direct path skipping and on-duty modulation. Microelectronics journal, 2017. 70: p. 43-51.
7.    Wai, R.-J. and L.-C. Shih, Adaptive fuzzy-neural-network design for voltage tracking control of a DC–DC boost converter. IEEE transactions on power electronics, 2011. 27(4): p. 2104-2115.
8.    Jeong, G.J., I.H. Kim, and Y.I. Son, Design of an adaptive output feedback controller for a DC/DC boost converter subject to load variation. International Journal of Innovative Computing, Information and Control, 2011. 7(2): p. 791-803.
9.    Robles, J., F. Sotelo, and J. Chavez. Robust nonsingular terminal sliding mode control with constant frequency for DC/DC boost converters. in 2020 IEEE 21st Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL). 2020. IEEE.
10.  Roy, T.K., et al. Robust adaptive backstepping sliding mode controller for a DC-DC buck converter fed DC motor. in 2021 Joint 10th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) and 2021 5th International Conference on Imaging, Vision & Pattern Recognition (icIVPR). 2021. IEEE.
11.  Salimi, M. and S. Siami. Cascade nonlinear control of DC-DC buck/boost converter using exact feedback linearization. in 2015 4th International Conference on Electric Power and Energy Conversion Systems (EPECS). 2015. IEEE.
12.  Singh, S., N. Rathore, and D. Fulwani, Mitigation of negative impedance instabilities in a DC/DC buck–boost converter with composite load. Journal of Power Electronics, 2016. 16(3): p. 1046-1055.
13.  Sun, S., et al. An Adaptive Passivity-Based Controller for Boost Converter Supplying Constant Power Load. in IECON 2023-49th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2023. IEEE.
14.  Gupta, L. and S. Bhandari. Modelling of Passivity based Controller for Buck Boost Converter. in 2022 Second International Conference on Next Generation Intelligent Systems (ICNGIS). 2022. IEEE.
15.  Rodriguez-Cortes, C.J., et al. Passivity-based control for a high reduction ratio step-down converter in a battery charger application. in 2024 International Symposium on Electromobility (ISEM). 2024. IEEE.
16.  He, W., et al., An adaptive passivitybased controller of a buckboost converter with a constant power load. Asian Journal of Control, 2019. 21(1): p. 581-595.
17.  Zaidi, A., A. Chaarabi, and N. Zanzouri. Adaptive Passivity-based sliding mode control of a boost converter with parasitic parameters. in 5th International Conference on Control Engineering&Information Technology (CEIT-2017) Proceeding of Engineering and Technology–PET. 2017.
18.  Yazici, İ., Robust voltagemode controller for DC–DC boost converter. IET Power Electronics, 2015. 8(3): p. 342-349.
19.  Ortega, R., et al., Euler-Lagrange systems, in Passivity-based Control of Euler-Lagrange Systems: Mechanical, Electrical and Electromechanical Applications. 1998, Springer. p. 15-37.
20.  Padhmanabhaiyappan, S., R. Karthik, and K. Ayyar. Investigation of controllers for dc-dc boost converter. in 2018 International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS). 2018. IEEE.
 

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 بهمن 1404

  • تاریخ دریافت 10 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 16 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 18 بهمن 1404
  • تاریخ اولین انتشار 19 بهمن 1404
  • تاریخ انتشار 19 بهمن 1404