بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله هدف بر آن است تا با بررسی فضای حالت و دینامیکهای اینورتر منبع امپدانسی، یک مسئله مقاوم با روش حل , LMI بهمنظور پایداری سیستم ,کاهش اثر اغتشاشات بر خروجی موردنظر و رسیدن به یک کارایی مطلوب طراحی شود. برای رسیدن به این اهداف - 1 طراحی مسئله مقاوم و حل با استفاده از روش - 2 LMI جایابی قطبهای سیستم در مکان موردنظر بهمنظور رسیدن به کارایی مطلوب با استفاده از روش LMI در نظر گرفته میشود. در روش حل مسئله بهصورت LMI با فیدبک گرفتن از حالتهای سیستم و تعیین ضرایب مناسب بهره فیدبک اهداف موردنظر حاصل خواهند شد. درنهایت شبیهسازی و نتایج مبدل موردنظر و همچنین مقایسه نتایج حاصل از این کنترلکننده و کنترلکننده PI ارائه خواهد شد.
کلمات کلیدی: اینورتر منبع امپدانسی ، کنترل کننده مقاوم ، نامساوی خطی ماتریسی.
.1 مقدمه
ازآنجاکه امروزه تلاشها در این سمت پیش خواهد رفت که بتوان از انرژی تجدید پذیر با توجه به مزایای که دارند بهرهبرداری مناسب را داشت. ازجمله انرژیهای تجدید پذیر میتوان به انرژی فتو ولتائیک، انرژی باد [2-4] اشاره داشت. امروزه بحث ریز شبکهها مطرح است که میتوان کل شبکه را به شبکههای کوچکتر تقسیم کرد و با توجه به اینکه انرژیهای تجدید پذیر در همهجا میتوانند در اختیار باشند هر ریز شبکه انرژی خود را تأمین نماید و از آنجا که هر ریز شبکه میتواند بهصورت مجزا یا وصل به شبکه سراسری باشد، پس عملکرد سیستم ازلحاظ پایداری شبکهها و کارایی مطلوب باید موردبررسی قرار گیرد. انرژی تولیدشده بهصورت مستقیم قابلاستفاده نخواهد بود به همین خاطر برای استفاده بهصورت انرژی متناوب نیازمند استفاده از وسایل مناسب برای تبدیل انرژی مستقیم به انرژی متناوب میباشند.
برای رسیدن به اینهدف از مبدلهای قدرت مستقیم- متناوب استفاده خواهد شد. اینورتر منبع امپدانسی نسبت به اینورتر های که درگذشته مورداستفاده قرار میگرفتند - منبع ولتاژ و منبع جریان - دارای این ویژگی میباشد که قابلیت افزایش و کاهش ولتاژ را در رنج وسیعی از تغییرات و همچنین دارای قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به اینورتر های قبلی است .[1]در اینورتر های که درگذشته مورداستفاده قرار میگرفتند، اینورتر منبع ولتاژ تنها قابلیت کاهش ولتاژ و اینورتر منبع جریان فقط قابلیت افزایش ولتاژ، آنهم در محدوده کم را دارا میباشند. اما یکی از مزایای این نوع اینورتر تغییرات وسیع ولتاژ از صفر تا بینهایت [1] میباشد. در مدولاسیون پهنای پالس - PWM - کلید زنی به این صورت میباشد که دو حالت، بسته و باز برای بار اتفاق میافتاد به این صورت که حالت بسته زمانی میباشد که منبع به بار وصل و حالت باز برای زمانی میباشد که سه سوئیچ بالا از ساقها یا سه سوئیچ پایین باز باشند.
در اینورتر منبع امپدانسی یک حالت دیگر به کلید زنی اضافه میشود که در آن ساقها اتصال کوتاه میشوند، در اینورتر های قدیمی نباید این حالت اتفاق بیفتد زیرا منبع اتصال کوتاه شده و مشکلات نویز و ... به وجود میآید، به تجهیزات آسیب میرسد. شکل 1 اضافه کردن شبکه X شکل بین منبع و سوئیچها را نشان میدهد، این قابلیت را فراهم میآورد که باعث افزایش و یا کاهش سطح ولتاژ با توجه به مدتزمان اتصال کوتاه ساقها میشود .[1] در مدولاسیون پهنای پالس میتواند سه حالت کنترل بوست ساده، کنترل بوست حداکثر [5] و حداکثر بوست ثابت [6] اتفاق بیفتد. اگر بخواهیم که انرژی تولیدشده را بدون استفاده از اینورتر منبع امپدانسی مورداستفاده قرار دهیم باید از دو مبدل یکی مستقیم-مستقیم و دیگری از اینورتر های معمولی بهصورت سری با یکدیگر استفاده شود [7]؛
که این علاوه بر اینکه اقتصادی نمیباشد بلکه قابلیت اطمینان سیستم را کاهش میدهد زیرا در اینورتر های قدیمی امکان رخ دادن اتصال کوتاه وجود دارد و باعث میشود به تجهیزات آسیب برسد. با استفاده از مدلهای دینامیکی که برای مبدل منبع امپدانسی و همچنین مدل سیگنال کوچک آن [8-10] ,کنترلهای مختلف موردمطالعه قرارگرفته شده است [11-12] که با تغییرات مناسب و کنترل کردن زمان اتصال کوتاه و زمان فعال میتوان به اهداف موردنظر دستیافت. در این مقاله در ابتدا یک مدل دینامیکی جدید برای مبدل منبع امپدانسی نوشته می شود سپس با توجه به مدل در نظر گرفته شده یک کنترل کننده مقاوم با توجه به اغتشاش وارد شده به سیستم طراحی خواهد شد.
.2 تعیین معادلات سیگنال کوچک سیستم
با توجه بهاضافه شدن شبکه امپدانسی X شکل مدل بهصورت شکل 2 و تک فاز در نظر گرفته میشود. در این مدل دو متغیر حالت برای شبکه امپدانسی و یک متغیر حالت هم برای بار که القایی است در نظر گرفته میشود.شبکه امپدانسی دارای دو خازن و دو سلف میباشد اما به علت تقارن شبکه امپدانسی [1] خواهیم داشت:
باعث میشود متغیرهای حالت به هم وابسته شوند. پس تعداد متغیرهای حالت برای شبکه امپدانسی دو میباشد، درمجموع سه متغیر حالت برای سیستم در نظر گرفته میشود. با توجه به الگوریتم کلید زنی دو حالت، الف - حالت فعال شکل 3 ب - حالت اتصال کوتاه، شکل 4 برای سیستم رخ میدهد.
