بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله، منحنی طبیعی ولتاژ خروجی برحسب جریان سلف برای یکسوساز مدولاسیون عرض پالس ارائهشده است. براین اساس کنترل توان مستقیم - DPC - ، با استفاده از ترکیب سطوح سوئیچینگ طبیعی DPC و کنترل مرزی پیشنهادشده است. در مقایسه با DPC معمولی، کنترل ولتاژ خروجی بر اساس حالتهای سوئیچینگ پیشنهادشده، انتخاب میشود. بنابراین کنترل حلقه ولتاژ خروجی نیازی نیست و میتوان عملکرد دینامیکی ولتاژ خروجی را بهبود بخشید.
.1 مقدمه
کنترل مرزی، یک روش کنترلی هندسی برای مبدل های الکترونیک قدرت با اعمال سوئیچینگ مناسب می باشد.[2]-[1] مطالعات بسیاری بر روی سطوح سوئیچینگ مختلف مبدلها انجام شده است. بهعنوان مثال سطوح سوئیچینگ مرتبه اول، مرتبه دوم، و مرتبه بالا وجود دارد .[6]- [3] در میان آنها، سطوح سوئیچینگ طبیعی عملکرد خوبی در مقابل تغییرات، نشان داده است.
مقالات [11]-[7] در حال حاضر طرح های کنترل مرزی برای مبدل های باک، مبدل بوست، تنظیم کننده ضریب توان تکفاز، اینورتر خطی، و مبدل دو پل فعال با استفاده از سطوح سوئیچینگ طبیعی، که رفتارهای گذرای خوب و بدون پرشی را ارائه میکند. بااینحال، این مقالات تنها جریان سلف را مورد مطالعه قرار داده اند. در مورد مدار طبیعی یکسو ساز سه فاز مدولاسیون عرض پالس - PWM - ، که دارای سه جریان سلفی است، نیاز به یک کنترل مرزی پیچیده میباشد. این مقاله به مطالعه سطوح طبیعی سوئیچینگ جریان سه فاز می پردازد. روش کنترل پیشنهادی میتواند جریان ورودی را به سرعت تنظیم کند، اما ولتاژ خروجی را نمیتواند تنظیم کند.
کنترل مستقیم توان - DPC - ، که از توان اکتیو لحظهای و توانراکتیو برای کنترل مبدل قدرت استفاده میشود یکی از استراتژی های کنترل کارآمد برای یکسو کنندههای PWM سه فاز است
محدوده سوئیچینگ توسط یک جدول بر اساس اشتباهات توان لحظهای و موقعیت بردار ولتاژ ورودی انتخابشده است. با استفاده از جداول سوئیچینگ جدید، کنترل تطبیقی، انتخاب منطق فازی، حالت لغزش، بهینه سازی چرخه کار یا روش های پیش بین، مطالعات انجام شده بر روی DPC نشان داده است که با کنترلی ساده میتوان پارامتر های مبهم سیستم را به دست آورد؛ همچنین اغتشاشات را کاهش و عملکرد پایدار سیستم را بهبود بخشید.بااینحال، برای بهبود عملکرد دینامیکی، ولتاژ خروجی DC محدود شده است. ازآنجاکه DPC راحت پیاده سازی شده و رفتار کنترلی بنگبنگ دارد، میتوان آن را با کنترل مرزی ترکیب کرد و برای رسیدن به عملکرد دینامیکی عالی، از ولتاژ خروجی DC استفادهکرد.
این مقاله طرح DPC جدید را بر اساس سطح سوئیچینگ طبیعی که با کنترل مرزی ترکیب شده است را برای یکسوساز PWM سه فاز پیشنهاد میکند. مدل ریاضی در مختصات DQ پیاده ساز شده است. بر این اساس، منحنی طبیعی از جریان سلف و ولتاژ خروجی با حالتهای مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار میگیرد. سپس با استفاده از DPC و منحنی طبیعی بهعنوان سطح های سوئیچینگ، یک کنترل پیشنهادی تحقق مییابد.
در مقایسه با برنامه های کاربردی معمولی [12] - [7]، این مقاله درسطح سوئیچینگ طبیعی مبدل سه فازگسترش مییابد و درتنظیم ولتاژ خروجی بوسیله DPC به کار گرفته میشود. تفاوت DPC معمولی با DPC پیشنهادشده در این است که یک حلقه کنترلی ولتاژ خروجی ندارد و حالتهای سوئیچینگ یک راه جدیدی را پیشنهاد میکند. عملکرد دینامیکی عالی از ولتاژ خروجی DC میتواند با کنترل پیشنهادی بوجود آید. در گذشته نتایج تجربی، با تجزیه و تحلیل نظری وکنترل پیشنهادی مختلف ارائه می گردید.
.2 مدل ریاضی از یکسوساز سه فاز
ساختار یکسوساز سه فاز PWM در شکل - 1 - نشان دادهشده است. که در آن L سلف، Rg مقاومت سلف، C خازن، SC - SA سوئیچ ها، EA - EC ولتاژ ورودی سه فاز ، ILA - ILC جریان سلف سه فاز ، UC ولتاژ خازن یا به عبارتی ولتاژ خروجی، IO جریان خروجی است.
شکل: 1 ساختار یکسوساز سه فاز PWM
در مختصات دوار سنکرون - مختصات - DQ، ولتاژ ورودی با انتقال DQ روی محور d و q به ed و eq تبدیل میشود. بهطور مشابه، محور d و محور q از جریان سلف ILd و ILq تشکیل شده است. مدل ریاضی از یکسو ساز سه فاز PWM در مختصات dq به شرح زیر است:
که سرعت چرخش است ، uSd و uSq تبدیل ولتاژ روی محور d ومحور q است. بهطور کلی eq صفر و iLq برای ضریب توان واحد صفر میباشد. زمانی که Rg مقدار کوچک گرفته شود مدل ساده شده به صورت زیر به دست میآید:
.3 منحنی طبیعی
با تبدیل ولتاژ های مختلف ، جریان سلف و ولتاژ خازن در سطوح فازی مختلف مداری تغییر می کنند. جریان منحنی طبیعی کاهش پیدا میکند و همچنین افزایش آن را هم به دنبال خواهد داشت. بر اساس قاعده کلی مبدل های کنترلی، مقدار ماکزیمم :usd
.3-1 منحنی طبیعی از کاهش جریان
زمانی که جریان کاهش مییابد usd دارای مقداری مثبت است
