پروژه های پژوهشی در مورد استفاده از مبدل باک (Buck) با کنترلر لغزشی برای تامین ... |
این سیگنال در شکل زیر مشاهده میشود:
نمودار ۳
همانطور که مشاهده میشود مقدار این سیگنال بعد از گذشتن s0075/0 به حالت پایدار رسیده و تغییرات آن اندک است. بنابراین عمده مقدار آن DC بوده و میبایست مقدار THD بسیار اندک باشد.
برای به دست آوردن این مقدار، با توجه به اینکه مقدار مؤثرر سیگنال A20 است، داریم:
جریان بار
این سیگنال در شکل زیر مشاهده میشود:
نمودار۴
همانطور که مشاهده میشود مقدار این سیگنال بعد از گذشتن s025/0 به حالت پایدار رسیده و دیگر تغییری نمیکند. بنابراین مقدار آن کاملا DC بوده و بنابراین مقدار THD برابر با صفر است.
ولتاژ بار
این سیگنال در شکل زیر مشاهده میشود:
نمودار۵
همانطور که مشاهده میشود مقدار این سیگنال بعد از گذشتن s023/0 به حالت پایدار رسیده و دیگر تغییری نمیکند. بنابراین مقدار آن کاملا DC بوده و بنابراین مقدار THD برابر با صفر است.
مد لغزشی:
توضیحاتی در ارتباط با SMC
در تئوری کنترل، کنترل مد لغزشی یا SMC، یک روش کنترل غیرخطی است که با بهره گرفتن از سیگنال کنترل گسسته، دینامیک سیستم غیر خطی را تغییر میدهد. این روش سیستم را در طول یک مکان هندسی مربوط به عملکرد نرمال آن مجبور به حرکت می کند. قانون کنترل حالت-فیدبک یک تابع پیوسته زمانی نیست اما می تواند با توجه به موقعیت اخیر در فضای حالت، از یک ساختار پیوسته به ساختار دیگر تغییر وضعیت دهد. بنابراین SMC یک روش کنترل ساختار متغیر است. ساختارهای کنترل متعدد به نحوی طراحی میشوند که همیشه مسیرهای حرکت در همسایگی هم قرار میگیرند. بنابراین مسیر حرکت نهایی به صورت کامل در یک ساختار کنترلی قرار نمیگیرد. در عوض مسیر حرکت در طول مرزهای ساختارهای کنترلی میلغزد. حرکت سیستم در زمانی که در طول این مرزها حرکت می کند را مد لغزشی، و مکان هندسی دربرگیرنده مرزها را سطح لغزش مینامند. در تئوری کنترل مدرن هر سیستم با ساختار متغیر، مانند سیستم تحت SMC به عنوان یک حالت خاص از سیستم دینامیکی ترکیبی در نظر گرفته می شود. دلیل این مسئله را میتوان این گونه توضیح داد که سیستم همزمان که در طول یک فضای حالت پیوسته جریان دارد، بین مدهای کنترلی گسسته متفاوت نیز حرکت می کند.
شکل۱ مثالی از مسیر حرکت یک سیستم تحت کنترل مد لغزشی را نشان میدهد. سطح لغزش با s=0 توصیف شده است و مد لغزشی در طول سطح، زمانی آغاز می شود که بعد از گذشت یک زمان محدود مسیرهای حرکت به سطح رسیده است. اما به کارگیری واقعی به گونه ای است که سیستم کنترلی این رفتار تئوری را تقریب میزند. سیگنال کنترلی غیر قطعی برای کلیدزنی با فرکانس بالا موجب نوسان سیستم در همسایگی نزدیک سطح لغزش می شود. این رفتار نوسانی در شکل۱ نیز به خوبی مشخص است. سیستم در حوالی سطح لغزش به صورت مجانبی به مبدأ نزدیک می شود. مبدأ یک وضعیت تعادل مجانبی برای سیستم است. در واقع اگرچه سیستم به صورت عمومی غیرخطی است، رفتار ایدهآل آن به هنگام رسیدن به سطح s=0 سیستمی LTI با مبدأ پایدار نمایی است.
شکل ۲۲:
شکل۲۲٫ مسیر حرکت صفحه فاز سیستم که با یک کنترل کننده مد لغزشی پایدار شده است. بعد از فاز دستیابی اولیه، حالت سیستم در طول خط s=0 لغزشی می شود. سطح s=0 به صورت خاص بدین منظور انتخاب می شود که دینامیکی با درجه کاهش یافته را موجب می شود. در شکل۲۳ سطح s=x1+x1. =۰ متناظر است با سیستم LTI مرتبه اول x1. = -x1.
توضیح فایل شبیهسازی
شکل ۲۳: مدار شبیهسازی دربرگیرنده بخش کنترلی
در این شبیهسازی از سطح لغزشی برای کنترل مبدل باک استفاده شده است. در رابطه سطح لغزشی و به ترتیب جریان و ولتاژ مطلوب برای بار هستند. ضرایب K نیز ضرایب لغزشی میباشند. در شکل۲ قسمتی از مدار شبیهسازی که بلوک کنترلی را شامل می شود را مشاهده میکنیم. در این بخش اختلاف بین جریان بار و جریان مطلوب و همچنین اختلاف بین ولتاژ بار و ولتاژ مطلوب به صورتی که مشاهده می شود، ایجاد شده اند. از آنجا که جریان خازن جزء متغیرهای حالت نیست برای تولید آن جریان بار را از جریان ورودی کم میکنیم. جمله با کم کردن ولتاژ بار از مقدار ثابتی که در یک بلوک ثابت وارد می شود، تولید می شود. جریان خازن برابر است با . زمانی این جریان به صفر میرسد که تغییرات ولتاژ خازن یا بار صفر شود. بنابراین این حالت در زمانی به وقوع میپیوندد که به حالت ماندگار رسیده باشیم. در این حالت است که با رسیدن به ولتاژ ماندگار تغییرات در جریان بار نیز صفر می شود. در نتیجه صفر شدن این کمیت معادل جمله است.
شکل ۲۴: بلوک کنترلی SMC
در شکل۲۴٫ محتویات بلوک کنترلی SMC مشاهده میشود. سیگنالهای مذکور بعد از اعمال ضرایبی، با هم جمع شده و وارد یک کنترل کننده میشوند. این کنترل کننده در واقع یک بلوک ایجاد کننده تأخیر است. انتخاب ضرایب این کنترل کننده و همچنین و با سعی و خطا به دست میآیند. آخرین عنصری که به توضیح آن میپردازیم رله خروجی است. این عنصر کار تبدیل سیگنال پیوسته خروجی کنترل کننده به سیگنالهای گسسته را انجام میدهد. رله همانند یک کنترل کننده هسیترزیس عمل می کند. در اینجا به ازای رسیدن خروجی کنترل کننده به مقدار ۰۰۰۱/۰ خروجی صفر شده و به هنگام رسیدن به مقدار ۰۰۰۱/۰- خروجی یک می شود. این سیگنال به عنوان سیگنال آتش ماسفت ورودی مبدل باک استفاده میشود.
در ادامه به توضیح دیگر قسمتهای فایل شبیهسازی میپردازیم. ابتدا تولیدکننده پالس برای کلیدزنی مبدل AC/DC را معرفی میکنیم:
شکل ۲۵: تولیدکننده سیگنال پالس برای مبدل AC/DC.
اولین ورودی این بلوک زاویه آتش کلیدهای مبدل است. (در فایل شبیهسازی این زاویه ۳۰ درجه در نظر گرفته شده است) قابل ذکر است که به هر میزان زاویه آتش بیشتر گردد ولتاژ خروجی مبدل کمتر میشود تا به صفر و حتی در حالت ترمزی به منفی برسد). سه ورودی بعدی مربوط به ولتاژهای خط مربوط به منبع سه فاز هستند که در فایل شبیهسازی به وسیله سه ولتمتر اندازهگیری و تهیه شده است. پنجمین ورودی این بلوک به عنوان کلید فعال سازی استفاده میشود و هنگامی که بزرگتر از صفر باشد بلوک قفل میشود.
بلوک تنظیمات این عنصر دارای موارد زیر است:
Frequency of synchronisation voltages (Hz(
فرکانس سنکرونیزاسیون ولتاژهای خروجی. این مقدار معمولا برابر با فرکانس ولتاژ ورودی انتخاب میشود.
Pulse width (degrees(
میزان عرض پالس آتش بر حسب درجه. عرض پالس برای این منظور نیاز است که چنانچه زمان روشن شدن کلیدی رسیده باشد و بخواهیم آن را روشن کنیم اما ولتاژ روی آن هنوز منفی باشد، با دادن تک پالس کلید روشن نمیشود. بنابراین بهتر است که پالسهای آتش دارای عرض پالس باشند تا از روشن شدن کلیدها در زمان مناسب مطمئن باشیم.
Double Pulsing
اگر تیک آن زده شود. تولیدکننده پالس به هر کلید دو پالس ارسال میکند. اولی زمانی که زاویه اتش رسیده باشد و دومی ۶۰ درجه بعد در زمانی که کلید بعدی آتش شود.
شکل ۲۶: مبدل AC/DC.
این بلوک کار تبدیل برق متناوب به برق مستقیم را بر عهده دارد. ورودی g سیگنال کلیدزنی است که از بلوک قبلی تولید شده است. سه ورودی بعدی جریانهای متناوب است. دو خروجی نیز وجود دارد که برق یکسو شده را به خط dc میفرستد. در تنظیمات این بلوک که عنوان آن Universal Bridge است، گزینههایی وجود دارد که به توضیح آن میپردازیم:
Number of bridge arms
سه مقدار ۱و۲و۳ برای آن موجود است. در حالت اول یکسوساز نیم موج تکفاز، در حالت دوم یکسوساز تمام موج تکفاز و در حالت سوم یکسوساز تمام موج سه فاز را معرفی میکند.
snubber resistance Rs (ohm(
مقاومت اسنابر. اسنابر شامل یک مقاومت و خازن سری است که با کلیدهای الکترونیک قدرت موازی میشود و برای جلوگیری از سوختن آنها اضافه ولتاژهای روی آنها را از بین میبرد.
Snubber Capacitance Cs (F(
میزان خازن اسنابر.
Power Electronic device
در این بخش کلید الکترونیک قدرت مورد استفاده در یکسوساز را انتخاب میکنیم. در کاربردهای توان بالا معمولا از تریستور استفاده میشود. اگر فرکانس کاری بالا باشد ماسفت گزینه مناسب است.
Ron (Ohms(
میزان مقاومت کلید نیمههادی به هنگام هدایت جریان.
Lon (H(
میزان اندوکتانس کلید نیمههادی به هنگام هدایت جریان.
فرم در حال بارگذاری ...
[شنبه 1400-08-01] [ 11:46:00 ب.ظ ]
|