طراحی و آنالیز یک کنترل‌کننده مقاوم و سریع جدید مد لغزشی با سطح لغزش چندشیب، برای اینورترهای نوع NPC سه‌سطحی تک‌فاز تحت بارهای مختلف و کاهش THD خروجی
الموضوعات :بابک خواجه شلالی 1 , غضنفر شاهقلیان 2
1 - دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد
2 - مهندسی برق
الکلمات المفتاحية: اعوجاج هارمونیکی کل (THD) کنترل‌کننده مد لغزشی مدولاسیون عرض پالس (PWM),
ملخص المقالة :
در این مقاله ساختار کنترلی با عملکردی مقاوم در حضور عدم قطعیت‌های پارامتری سیستم جهت بهبود مشخصات اینورتر سینوسی خالص در تمامی شرایط عملکردی و بارگذاری ارائه شده است. کنترل‌کننده رفتار سریع و دقیق مبدل در شرایط مختلف بارگذاری جهت افزایش کیفیت ولتاژ و کاهش هارمونیک‌های خروجی را تضمین می‌کند. این کنترل‌کننده با یک عملکرد لغزشی و با بهره‌گیری از ولتاژ خروجی و جریان خازن در فرایند کنترل، علاوه بر ایجاد یک تعقیب دقیق ولتاژ خروجی از مرجع، توانایی دفع اغتشاشات پریودیک ناشی از بارگذاری را به طور مطلوب دارد. همچنین حالت‌های خطا را در سریع‌ترین زمان ممکن به سمت صفر برده و حالت‌های گذرای بسیار مطلوبی را در لحظات بروز خطا که همان لحظات اسپایک‌های شدید و دامنه‌های بزرگ جریان در خروجی می‌باشد را به همراه دارد. از دیگر ویژگی‌های کنترل‌کننده ارائه‌شده افزایش وسعت ناحیه پایداری تحت محدوده وسیعی از بارگذاری در شرایط مختلف می‌باشد. درستی عملکرد کنترل‌کننده پیشنهادی بر روی یک اینورتر سه‌سطحی NPC تک‌فاز که دارای حساسیت بالایی در امر کنترل به منظور افزایش کیفیت، کاهش هارمونیک و THD موج خروجی می‌باشد با یک کنترل‌کننده مد لغزشی تک شیب با همان مشخصات بارگذاری و مرجع مقایسه شده است.
[1] A. Masaoud, H. W. Ping, S. Mekhilef, A. Taallah, and H. Belkamel, "Design and implementation of a new multilevel DC-link three-phase inverter," J. of Power Electronics, vol. 14, no. 2, pp. 292-301, Mar. 2014.
[2] C. Zhang, J. M. Guerrero, J. C. Vasquez, and E. A. A. Coelho, "Control architecture for parallel-connected inverters in uninterruptible power systems," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 31, no. 7, pp. 5176-5188, Jan. 2016.
[3] H. Deng, R. Oruganti, and D. Srinivasan, "Analysis and design of iterative learning control strategies for UPS inverters," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 54, no. 3, pp. 1739-1751, Jun. 2007.
[4] M. Aamir, K. A. Kalwar, and S. Mekhilef, "Review: uninterruptible power supply (UPS) system," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 58, no. 1, pp. 1395-1410, May 2016.
[5] K. R. Sekhar and S. Srinivas, "Discontinuous decoupled PWMs for reduced current ripple in a dual two-level inverter fed open-end winding induction motor drive," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 28, no. 5, pp. 2493-2502, Aug. 2012.
[6] G. Shahgholian and N. Izadpanahi, "Improving the performance of wind turbine equipped with DFIG using STATCOM based on input-output feedback linearization controller," Energy Equipment and Systems, vol. 4, no. 1, pp. 65-79, Jun. 2016.
[7] E. Pouresmaeil, D. Montesinos-Miracle, and O. Gomis-Bellmunt, "Control scheme of three-level NPC inverter for integration of renewable energy resources into AC grid," IEEE Systems J., vol. 6, no. 2, pp. 242-253, May 2012.
[8] G. Shahgholian, J. Faiz, and M. Jabbari, "Voltage control techniques in uninterruptible power supply inverters: a review," International Review of Electrical Engineering, vol. 6, no. 4, pp. 1531-1542, Aug. 2011.
[9] J. S. Lim, C. Park, J. Han, and Y. Lee, "Robust tracking control of a three-phase DC-AC inverter for UPS applications," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 61, no. 8, pp. 4242-4251, Aug. 2014.
[10] B. Zhang, D. Wang, K. Zhou, and Y. Wang, "Linear phase lead compensation repetitive control of a CVCF PWM inverter," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 55, no. 4, pp. 1595-1602, Apr. 2008.
[11] Y. S. Choi, H. H. Choi, and J. W. Jung, "An adaptive sliding-mode control technique for three-phase UPS system with auto-tuning of switching gain," Electrical Engineering, vol. 96, no. 4, pp. 373-383, Dec. 2014.
[12] G. Shahgholian and Z. Azimi, "Analysis and design of a DSTATCOM based on sliding mode control strategy for improvement of voltage sag in distribution systems," Electronics, vol. 5, no. 3, pp. 1-12, Jul. 2016.
[13] A. Hasanzadeh and H. Mokhtari, "A simplified droop method implementation in parallel UPS inverters with proportional-resonant controller," Iranian J. of Science and Technology, Trans. B, Engineering, vol. 33, no. B2, pp. 163-178, Apr. 2009.
[14] H. Zaman, X. Zheng, S. Khan, H. Ali, and X. Wu, "Hysteresis modulation-based sliding-mode current control of z-source DC-DC converter," in Proc. of the IEEE/IPEMC, vol. 1, pp. 321-324, May 2016.
[15] H. Deng, R. Oruganti, and D. Srinivasan, "Neural controller for UPS inverters based on B-spline network," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 55, no. 2, pp. 899-909, Feb. 2008.
[16] P. C. Loh, M. J. Newman, D. N. Zmood, and D. G. Holmes, "A comparative analysis of multi-loop voltage regulation strategies for single and three-phase UPS systems," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 18, no. 5, pp. 1176-1185, Sep. 2003.
[17] J. Faiz, G. Shahgholian, and M. Ehsan, "Stability analysis and simulation of a single-phase voltage source UPS inverter with two-stage cascade output filter," European Trans. on Electrical Power, vol. 18, no. 1, pp. 29-49, Jan. 2008.
[18] N. M. Abdel-Rahim and J. E. Quaicoe, "Analysis and design of a multiple feedback loop control strategy for single-phase voltage-source UPS inverters," IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 11, no. 3, pp. 532-541, Jul. 1996.
[19] I. Boiko, L. Fridman, and R. Iriarte, "Analysis of chattering in continuous sliding mode control of a buck converter," in Proc. of the IEE/ACC, vol. 4, pp. 2439-2444, Jun. 2005.
[20] O. Kukrer, H. Komurcugil, and A. Doganalp, "A three-level hysteresis function approach to the sliding-mode control of single-phase UPS inverters," IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 56, no. 9, pp. 3477-3486, Sep. 2009.
