کنترل دوحلقه‌ای اینورتر 400 هرتز برای کاربرد منابع تغذیه زمینی
الموضوعات :
محمود نوری
1
(دانشگاه تهران)
حسین ایمان‌عینی
2
(دانشگاه تهران)
الکلمات المفتاحية: اينورتر 400 هرتز طراحي ديجيتال ترکيبي کنترل دوحلقه‌اي کنترل,
ملخص المقالة :
در این مقاله روش کنترل دوحلقه‌اي براي کنترل اينورتر 400 هرتز معرفی می‌شود. در حلقه بیرونی از کنترل‌کننده‌هاي تشدیدی برای تنظیم دامنه هارمونیک اصلی و حذف هارمونیک‌های نامطلوب ولتاژ استفاده می‌شود. در حلقه داخلی براي پرهيز از ايجاد تأخير فاز و کاهش پهناي باند از کنترل‌کننده تناسبي جریان بهره گرفته شده است. در این مقاله برای طراحی ضرايب کنترل‌کننده‌هاي حلقه‌هاي داخلي و خارجي، روش ديجيتال ترکيبي در حوزه زمان- گسسته و زمان- پيوسته پیشنهاد شده است. به منظور مجزاسازي سيستم کنترل از ورودي اغتشاش جريان بار و بهبود پاسخ ديناميکي سيستم، بلوک پيش‌خور به ساختار کنترل دوحلقه‌اي افزوده شده است. برای پیاده‌سازی ایمن در برابر نویز بلوک پیش‌خور، یک مشتق‌گیر نرم معرفی شده است که به صورت بهینه برای فرکانس 400 هرتز طراحی شده است. شبيه‌سازي‌هاي متعددي به منظور تأييد کارايي سيستم کنترل انجام شده که بيان‌گر عملکرد مطلوب حالت گذرا و ماندگار سيستم است. در انتها نتايج عملي به دست آمده از يک نمونه آزمايشگاهي- صنعتيkVA 20 و مبتنی بر سیستم کنترل دوحلقه‌ای ارائه می‌شود.
[1] L. Mihalache, "DSP control of 400 Hz inverters for aircraft applications," in Proc. IEEE Industry Applications Conf., vol. 3, pp. 1564-1571, Pittsburgh, PA, USA, 13-18 Oct. 2002.
[2] H. Deng, R. Oruganti, and D. Srinivasan, "Modeling and control of single-phase UPS inverters: A survey," in Proc. Int. Conf. on Power Electronics and Drive Systems, vol. 2, pp. 848-853, Kuala Lumper, Malaysia, 28 Oct.-1Nov. 2005.
[3] T. Kawabata and T. Miyashita, "Deadbeat control of three phase PWM inverter," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 5, no. 1, pp. 21-28, Jan. 1990.
[4] Y. Tzou, S. Jung, and H. Yeh, "Adaptive repetitive control of PWM inverters for very low THD AC-voltage regulation with unknown loads," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 14, no. 5, pp. 973-981, Sep. 1999.
[5] S. Buso, S. Fasolo, and P. Mattavelli, "Uninterruptible power supply multiloop control employing digital predictive voltage and current regulators," IEEE Trans. on Industry Applications, vol. 37, no. 6, pp. 1846-1854, Nov./Dec. 2001.
[6] W. Shu-Hui, J. Wen-Yao, J. Zhong-Lu, and P. Li, "Study on dual-loop control for inverters based on state observer with repetitive compensation," in Proc. IEEE 6th Int. Power Electronics and Motion Control Conf., IPEMC'09, pp. 1550-1553, 17-20 May 2009.
[7] X. Ma, H. Wu, S. Sun, and C. Huang, "Control method with digital PI dual close-loop for inverter," in Proc. Int. Conf. on Electrical Machines and Systems, ICEMS'07, pp. 102-105, Seoul, South Korea, 8-11 Oct. 2007.
[8] L. Zhou, X. Jian, K. Zhang, and P. Shi, "Improved dual-loop control plus repetitive control for PWM inverters," in Proc. IEEE Conf. on Industrial Electronics and Applications, 5 pp., 24-26 May 2006.
[9] A. V. Jouanne, P. Enjeti, and D. Lucas, "DSP control of high power UPS systems feeding nonlinear loads," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 43, no. 1, pp. 121-125, Feb. 1996.
[10] A. Rahmati, A. Abrishamifar, and M. Arasteh, "Size reduction of UPS output filter by optimal PWM," in Proc. Universities Power Engineering Conf., vol. 2, pp. 623-627, Sep. 2006.
[11] H. Kim and S. Sul, "Analysis on output LC filters for PWM inverters," in Proc. IEEE 6th Int. Power Electronics and Motion Control Conf., IPEMC'09, pp. 384-389, 17-20 May 2009.
[12] P. Loh, M. J. Newman, D. N. Zmood, and D. G. Holmes, "A comparative analysis of multiloop voltage regulation strategies for single and three-phase UPS systems," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 18, no. 5, pp. 1176-1185, Sep. 2003.
[13] K. Kim, N. Park, and D. Hyun, "Advanced synchronous reference frame controller for three-phase UPS powering unbalanced and nonlinear loads," in Proc. IEEE 36th Power Electronics Specialists Conf., PESC '05, pp. 1699-1704, 16-16 Jun. 2005.
[14] L. Mihalache, "Improved load disturbance rejection method for 400 Hz GPU inverters," in Proc. 19th Annual IEEE Applied Power Electronics Conf. and Exposition, APEC '04, vol. 1, pp. 95-101, 22-26 Feb. 2004.
[15] G. L. Basile, et al., "A 400 Hz, 100 kVA, digitally controlled UPS for airport installations," in Proc. IEEE Industry Applications Conf., vol. 4, pp. 2261-2268, Rome, Italy, 8-12 Oct. 2000.
[16] Z. Li, et al., "Single-loop digital control of high-power 400 Hz ground power unit for airplanes," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 57, no. 2, pp. 532-543, Feb. 2010.
[17] A. G. Yepes, et al., "Effects of discretization methods on the performance of resonant controllers," IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 25, no. 7, pp. 1692-1712, Jul. 2010.
