پرشیا فایل | کنترل مبدل dc- dc باک-پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق - پرشیا فایل

پرشیا فایل

دانلودپایان نامه،پرسشنامه،پاورپوینت،اقدام پژوهی،پروپوزال

کنترل مبدل dc- dc باک-پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق

  • تعداد دانلود : 1
  • فرمت فایل : doc
  • حجم فایل : 2.43mb

پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق

 گرایش قدرت

 عنوان پایان‌نامه:

کنترل مبدل DC-DC  باک

کنترل مبدل DC-DC باک-پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی برق

خلاصه پایان نامه به شرح ذیل میباشد:

در این پایان‌نامه، بعد از ترانسفورماتور قدرت و پل یکسوساز با استفاده از یک مبدل باک (Buck converter) کنترل‌شده با مد لغزشی برای کاهش هارمونیک‌های ورودی به سیم‌پیچ تحریک کاربرد دارد، استفاده کنیم.

ما در این پایان‌نامه با روش کنترل لغزشی سعی در کاهش اثرات اغتشاشات (شامل تغییر ولتاژ وردی و تغییر بار) و تنظیم ولتاژ خروجی با دینامیک بسیار سریع و حداکثر کاهش هارمونیک‌ها خواهیم بود. همچنین با استفاده از SIMULINK/MATLAB کارآمد بودن این سیستم را نشان خواهیم داد.

روش کنترل مد لغزشی یکی از مهمترین روشهای کنترل غیرخطی می‌باشد که از مشخصه‌های بارز آن عدم حساسیت به  تغییر پارامترها و دفع کامل اغتشاش و مقابله با عدم قطعیت است. این کنترل‌کننده ابتدا سیستم را از حالت اولیه با استفاده از قانون رسیدن به سطح تعریف شده لغزش که از پایداری مجانبی لیاپانوف برخوردار است، رسانده و سپس با استفاده از قانون لغزشی آن را به حالت تعادل می‌رساند. تاکنون در تحقیقات انجام شده به روش تغذیه استاتیک سیستم تحریک استفاده از مبدل‌های DC/DC کاهنده توجه ویژه‌ای نشده است.

کلیدواژه:مبدل،کنترل مبدل،مبدل dcبه dc، باک، DC-DC،

فهرست مطالب گرداوری شده به شرح ذیل میباشد:

– مقدمه………………………………………………………………………………………….. ۲

۱-۲- پیشینه و سوابق………………………………………………………………………….. ۳

۱-۳- مروری بر گذشته کنترل سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون………………………………. ۴

۱-۴- اهداف این پایان نامه……………………………………………………………………………………… ۹

۱-۵- جنبه‌های نوآوری این پایان نامه……………………………………………………………. ۱۰

 

فصل دوم: مقدمه‌ای بر مبدل باک

۲-۱- مبدل باک step-down(buck) converter…………………………………………… ۱۲

۲-۲- حالت هدایت پیوسته مبدل باک…………………………………………………… ۱۵

۲-۳- ریپل ولتاژ خروجی مبدل باک………………………………………………………… ۱۷

۲-۴- مزایا مبدل باک……………………………………………………………………….. ۱۹

۲-۵- معایب مبدل باک………………………………………………………………………….. ۱۹

۲-۶- مزایای منابع تغذیه سوئیچینگ……………………………………….. ۱۹

۲-۷- معایب منابع تغذیه سوئیچینگ……………………………………………………….. ۲۰

۲-۸- کنترل مبدل DC-DC  باک………………………………………………………….. ۲۰

۲-۹- بهبود پاسخ حالت دائمی با طراحی کنترل کننده مد لغزشی…………………………… ۲۱

۲-۱۰- توصیف مبدل………………………………………………………………………….. ۲۱

۲-۱۱- مدل سازی مبدل باک………………………………………………………….. ۲۲

۲-۱۲- مدل فضای حالت مبدل باک………………………………………………………… ۲۲

۲-۱۳- کنترل مد لغزشی مبدل باک(sliding mode control)……………………………….. ۲۵

۲-۱۴- تئوری کنترل لغزشی……………………………………………………………. ۲۵

۲-۱۵- طراحی کنترلر مد لغزشی(SMC)…………………………………………….. ۲۶

۲-۱۶- تعیین سطح لغزش……………………………………………………………. ۲۷

۲-۱۷- اعمال شرط لغزش……………………………………………………………………. ۲۸

۲-۱۸- کنترل لغزشی مبدل باک……………………………………………………. ۲۸

۲-۱۹- تعیین قانون کنترل………………………………………………………………. ۳۰

۲-۲۰- مزایای کنترل مد لغزشی…………………………………………………… ۳۱

۲-۲۱- معایب کنترل مد لغزشی………………………………………………………. ۳۲

۲-۲۲- نکات…………………………………………………………………………………… ۳۲

 

فصل سوم: مقدمه‌ای بر ژنراتورها  

۳-۱- ژنراتور قدرت……………………………………………………………………. ۳۵

۳-۲- دسته‌بندی ژنراتورها با توجه به نوع توربین گردنده روتور………………………………… ۳۵

۳-۲-۱- ژنراتورهای dc……………………………………………………………………………… ۳۵

۳-۲-۲- ژنراتور القایی……………………………………………………………………………………… ۳۵

۳-۲-۳- ژنراتور سنکرون…………………………………………………………………………………. ۳۶

۳-۳- ساختمان ژنراتور سنکرون  و انواع آن…………………………………………. ۳۸

۳-۴- ساختار ژنراتور سنکرون و مدار سیم‌پیچی……………………………………………………… ۳۹

۳-۴-۱- معادلات پایه متناسب با dq0…………………………………………………. ۴۱

۳-۴-۲- معادلات اصلی ریاضی ژنراتور سنکرون……………………………………….. ۴۳

۳-۵- نظریه سیستم تحریک…………………………………………………………………………………. ۴۴

۳-۵-۱- سیستم تحریک چیست؟………………………………………………………… ۴۴

۳-۵-۲- اجزای تشکیل دهنده سیستم تحریک………………………………………………. ۴۵

۳-۵-۲-۱. تولید جریان روتور………………………………………………………… ۴۵

۳-۵-۲-۲. منبع تغذیه……………………………………………………………………………………. ۴۵

۳-۵-۲-۳. سیستم تنظیم کننده خودکار ولتاژ (میکروکنترلر)………………………… ۴۵

۳-۵-۲-۴. مدار دنبال کننده خودکار………………………………………………………….. ۴۶

۳-۵-۲-۵. کنترل تحریک………………………………………………………………………….. ۴۶

۳-۵-۲-۶. محدود کننده جریان روتور…………………………………………………….. ۴۶

۳-۵-۲-۷. محدود کننده مگاوار……………………………………………………………… ۴۷

۳-۵-۲-۸. محدود کننده شار اضافی…………………………………………………………….. ۴۷

۳-۵-۲-۹. تثبیت‌کننده سیستم قدرت……………………………………………………… ۴۷

وظایف سیستم تحریک…………………………………………………………………………. ۴۷

۳-۶-  مدلسازی یکسو ساز تریستوری شش پالسه………………………………………………….. ۴۸

۳-۶-۱- تریستورو مشخصه استاتیکی آن……………………………………………………. ۴۸

۳-۶-۲- یکسو ساز شش تریستوری……………………………………………………… ۵۲

 

فصل‌چهارم: نتایج حاصل از شبیه‌سازی

۴-۱- مقدمه………………………………………………………………………………………….. ۵۶

۴-۲- شبیه سازی یکسو ساز شش پالسه تریستوری…………………………………… ۵۶

۴-۳- شبیه سازی مبدل باک و خواص آن………………………………………………………………… ۵۸

۴-۳-۱- نحوه طراحی مبدل باک…………………………………………………………………. ۵۸

۴-۴- بررسی THD و FFT در ولتاژ ورودی به تحریک ژنراتور…………………………………………. ۶۴

۴-۵- شبیه‌سازی ژنراتور سنکرون………………………………………………………………………… ۶۷

۴-۵-۱- معادلات دینامیکی ژنراتور سنکرون………………………………………………………… ۶۸

۴-۵-۲- بلاک s-function……………………………………………………………………….. ۷۷

۴-۵-۲-۱- مراحل شبیه‌سازی بلاک s-function…………………………………………… ۷۷

۴-۵-۲-۲- Flagها در s-function……………………………………………………………… ۷۹

۴-۶- متغیرهای مورد استفاده در سیمولینک……………………………………………………….. ۸۰

 

فصل پنجم: نتیجه‌گیری و پیشنهاد برای آینده

۵-۱- نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………………… ۸۸

۵-۲- پیشنهادات برای آینده…………………………………………………………………………………… ۸۹

منابع و مأخذ……………………………………………………………………. ۹۰

پیوست‌ها……………………………………………………………………………………………………….. ۹۲

جدول (۱-۱) فهرست علایم و اختصارات شکل (۱-۱)………………………………. ۶

جدول(۴-۱) مقادیر پارامترهای مربوط به مبدل باک………………………………………………… ۶۱

جدول(۴-۲): flagهای محیط متنی………………………………………………………… ۷۹

شکل(۱-۱) اجزای کنترل اتوماتیک…………………………………………………………. ۵

شکل(۱-۲) بلوک دیاگرام سیستم کنترل دیجیتال……………………………………. ۷

شکل (۱-۳) دیاگرام شماتیک سیستم تحریک استاتیک……………………………………………….. ۸

شکل (۱-۴) سیستم تحریک استاتیک ژنراتور سنکرون به همراه مبدل باک –بوست……………………. ۸

شکل (۲-۱-a) نمایی از یک مبدل…………………………………………………………. ۱۲

شکل (۲-۱-b) ولتاژ خروجی متوسط………………………………………………………. ۱۲

شکل (۲-۲-a)  شمایی از تقویت کننده خطی……………………………………………. ۱۴

شکل (۲-۲-b) شکل موج ورودی Voi به فیلتر پایین گذر……………………………………………. ۱۴

شکل(۲-۲-c) مشخصات فیلتر پایین گذر یا میرایی ایجاد شده توسط مقاومت بار R…………………. 14

شکل (۲-۳-a) شکل موج های حالت کار هدایت پیوسته………………………………………………….. ۱۵

شکل (۲- ۴) ولتاژهای خروجی برای حالت هدایت پیوسته……………………………………… ۱۸

شکل (۲-۵) نمای شماتیک مبدل باک………………………………………………………………….. ۲۱

شکل (۲-۶) مدلسازی مبدل در فضای حالت……………………………………………………………… ۲۲

شکل(۲-۷) مسیرهای سیستم و خط لغزش یک مبدل باک در فضای صفحه فاز…………………….. ۲۳

شکل ۲-۸) کنترل مبدل توسط مد لغزشی…………………………………………………………… ۲۴

شکل (۲-۹) نواحی موجود برای کنترل لغزشی در حالتی که …………………………… ۳۰

شکل (۲-۱۰) نواحی محدود برای کنترل لغزشی در حالتی که …………………………………….. ۳۰

شکل (۲-۱۱) رسم همزمان مسیرهای فازمعادلات حالت باک………………………………………………… ۳۱

شکل (۲-۱۲) مسیرفازدرمحدوده خط لغزش…………………………………………………………………. ۳۱

شکل (۲-۱۳) نمایش گرافیکی کنترل مد لغزشی نشان می‌دهد که سطح لغزش S=0 که داریم  =خطای ولتاژ متغیر

و  =ولتاژ خطای دینامیکی نسبی…………………………………………………………………………….. ۳۲

شکل(۳-۱) شمایی از ژنراتور dc…………………………………………………………………………………. 36

شکل(۳-۲) شمایی از ژنراتور القایی…………………………………………………………………. ۳۷

شکل(۳-۳) شمایی از ژنراتور سنکرون……………………………………………………………… ۳۷

شکل(۳-۴) شمایی از ژنراتور سنکرون a)ساختار ژنراتور سنکرون b) دیاگرام سیم‌پیچی مدار………………….. ۴۳

شکل(۳-۵) نمایی از نظریه سیستم تحریک ژنراتور سنکرون……………………………………….. ۴۴

شکل(۳-۶) شمایی از سیستم تحریک………………………………………………………………………. ۴۴

شکل(۳-۷) جایگاه سیستم تحریک در تولید انرژی الکتریکی……………………………….. ۴۹

شکل‏(۳-۸) سیستم تحریک در نیروگاه………………………………………………………………….. ۴۹

شکل(۳-۹) ساختمان تریستور…………………………………………………………………….. ۴۹

شکل(۳-۱۰) علامت اختصاری تریستور……………………………………………………………… ۵۰

شکل(۳-۱۱) مشخصه تریستور در غیاب جریان گیت………………………………………….. ۵۱

شکل (۳-۱۲) توزیع بار a) بدون اعمال ولتاژ  b) با اعمال ولتاژ……………………………………… ۵۳

شکل (۳-۱۳) توزیع بار با اعمال ولتاژ مثبت…………………………………………………………………… ۵۴

شکل(۴-۱): یکسو ساز شش پالسه تریستوری……………………………………………………………. ۵۶

شکل(۴-۲) ولتاژ خروجی یکسو ساز شش پالسه تریستوری……………………………………… ۵۷

شکل(۴-۳) ولتاژ خروجی مبدل باک………………………………………………………………… ۵۷

شکل(۴-۴) ساختار مبدل باک…………………………………………………………………………… ۵۸

شکل(۴-۵) رگولاتور مبدل باک………………………………………………………………………………. ۵۹

شکل(۴-۶) مدار مبدل باک…………………………………………………………………………… ۵۹

شکل (۴-۷) مدار شبیه‌سازی شده مبدل باک………………………………………………………. ۶۰

شکل(۴-۸) شبیه‌سازی مبدل باک بدون اعمال مد لغزشی…………………………………. ۶۲

شکل(۴-۹) ولتاژ خروجی مبدل باک با اعمال مد لغزشی………………………………….. ۶۳

شکل(۴-۱۰) حالت زوم شده ولتاژ خروجی مبدل باک با اعمال مد لغزشی……………………….. ۶۳

شکل(۴-۱۱) ولتاژ خروجی مبدل باک بدون اعمال مد لغزشی……………………………………. ۶۴

شکل(۴-۱۲) ولتاژ خروجی مبدل باک بعد از اعمال مد لغزشی……………………………………. ۶۵

شکل(۴-۱۳)  مقدار THD ولتاژ ورودی تحریک ژنراتور در حالتی که مبدل باک وجود نداشته باشد…… ۶۵

شکل(۴-۱۴) مقدار THD ولتاژ ورودی تحریک ژنراتور در حالتی که مبدل باک وجود داشته باشد……….. ۶۶

شکل(۴-۱۵) مقدار FFT ولتاژ تحریک ژنراتوربا اعمال مبدل باک……………………………………… ۶۶

شکل(۴-۱۶) مقدار FFT ولتاژ تحریک ژنراتور بدون اعمال مبدل باک……………………………………… ۶۷

شکل(۴-۱۷) شبیه سازی مربوط به ژنراتور سنکرون…………………………………………………… ۶۹

شکل(۴-۱۸) ولتاژ اعمالی به میدان ژنراتور سنکرون…………………………………………………. ۷۰

شکل(۴-۱۹) حالت زوم شده ولتاژ اعمالی به میدان ژنراتور سنکرون…………………………………. ۷۰

شکل(۴-۲۰) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون  در فاز a……………………………………….. 71

شکل(۴-۲۱) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فازa…………………………….. 71

شکل(۴-۲۲) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز b……………………………………. 71

شکل(۴-۲۳) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فازb………………………… 72

شکل(۴-۲۴) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c………………………………………………….. 72

شکل(۴-۲۵) حالت زوم شده جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c……………….. 73

شکل(۴-۲۶) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در راستای d از محور dq……………………….. 73

شکل(۴-۲۷) جریان خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در راستای q از محور dq………………………… 74

شکل(۴-۲۸) گشتاور الکتریکی خروجی از ژنراتور سنکرون………………………………………………….. ۷۴

شکل(۴-۲۹) حالت زوم شده گشتاور الکتریکی خروجی از ژنراتور سنکرون…………………………….. ۷۵

شکل(۴-۳۰) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز a………………………………………………. 75

شکل(۴۳۱) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز b……………………………………………………. 76

شکل(۴-۳۲) ولتاژ خروجی استاتور ژنراتور سنکرون در فاز c………………………………………………………. 76

شکل (۴-۳۳) نمایی از بلاک s-function در سیمولینک………………………………………………….. ۷۷

شکل (۴-۳۴) نمایی کلی  از کار در بلاک سیمولینک………………………………………………………. ۷۷

شکل (۴-۳۵) نمایی کلی از چرخه شبیه‌سازی s-function…………………………………….. 78

شکل(۴-۳۶) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط a (ولتاژ منبع)……………………………………………………… ۸۰

شکل(۴-۳۷) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط b (ولتاژ منبع)……………………………………… ۸۰

شکل(۴-۳۸) پارامتر بلاک مربوط به ولتاژ خط c (ولتاژ منبع)………………………………………………… ۸۱

شکل(۴-۳۹) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به تولیدکننده ۶ پالسه……………………………………. ۸۱

شکل(۴-۴۰) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به مبدل تریستوری………………………………………… ۸۲

شکل(۴-۴۱) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به ماسفت موجود در مبدل باک…………….. ۸۲

شکل(۴-۴۲) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به دیود موجود در مبدل باک…………………………….. ۸۳

شکل(۴۴۳) مشخصات پارامتر بلاک مربوط RL در مبدل باک……………………………………. ۸۳

شکل(۴-۴۴) مشخصات پارامتر بلاک مربوط RC در مبدل باک………………………………………………….. ۸۴

شکل(۴-۴۵) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به مقاومت R در مبدل باک……………………………………. ۸۴

شکل(۴-۴۶) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به زیرسیستم مد لغزشی در مبدل باک………………………… ۸۵

شکل(۴-۴۷) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به زیرسیستم کنترل‌کننده مد لغزشی در مبدل باک…….. ۸۵

شکل(۴-۴۸) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به سوئیچینگ در زیرسیستم مد لغزشی در مبدل باک……… ۸۶

شکل(۴-۴۹) مشخصات پارامتر بلاک مربوط به بلاک s-function……………………………………… 86

قسمتی از منابع و ماخذ:

 

[۱] S. E. Abo-shady  “Analysis of self-dual excited synchronous machine” IEEE Trans. on Energy Conv.,  vol. 3,  no. 2,  pp.305 -322 1988.

[۲] P. Kundur  “Power System Stability and Control”,  pp.315 -340 1993 :McGraw-Hill, Inc.

[۳] “ANSI/IEEE Std. 421.1 1986”, An American National Standard/IEEE Standard Definitions for Excitation Systems for Synchronous Machines,  ۱۹۸۵

 [۴] Jianxin Tang “PID controller using the TMS320C31 DSK with on-line parameter adjustment for real time dc , motor speed  and  position  control”IEEE-ISIE-2001 pp-  ۷۸۶-۷۹۱.

[۵] Sahbani, A., Ben Saad, K. & Benrejeb, M. (2008), “Design procedure of a distance based Fuzzy Sliding Mode Control for Buck converter,” International Conference on Signals,   Circuits & Systems, SCS 08, Hammemet, 2008.

 [۶] H. Akagi, “Control strategy and site selection of a shunt active filter for damping of Harmonic propagation in power distribution systems,” IEEE Trans. Power Delivery, vol.12, pp. 354 – ۳۶۳, Jan.1997.

۷,۰۰۰ تومان – خرید
مطالب پیشنهادی

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *