DA-DA boost konvertör için klasik PI ve kesir dereceli PID kontrolörlerinin tasarımı ve performans analizi
Design and performance analysis of classical PI and fractional order PID controllers for DC-DC boost converter
- Tez No: 789933
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Bu çalışma, Sürekli İletim Modu (CCM) boost DA-DA dönüştürücü için parametreleri Ziegler-Nichols Yöntemi ile tasarlanan PI ve parametreleri Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ile ayarlanan PID kontrolörlerinin performans analizini sunmaktadır. DA-DA boost dönüştürücüler, elektrikli araç şarj cihazları, DC motor sürücüsü, mobil cihaz yenilenebilir enerji sistemleri ve fotovoltaik uygulamalar gibi birçok güç elektroniği uygulamasında kullanılmaktadır. Yüksek güç seviyeleri, yüksek verim, yüksek güç yoğunluğu, düşük maliyet ve küçük boyutları onları cazip kılmaktadır. Güncel yaşamda pek çok alanda kullanılan DA-DA dönüştürücüler bu nedenle kontrol çalışmalarında her zaman ilgi görmüştür. Bu çalışmada da bu tür bir konvertör ele alınmıştır. Öncelikle 5-15 V giriş gerilim aralığında ve 25 V çıkış gerilimi için tasarlanan dönüştürücünün lineer modeli sürekli iletim modunda çalışmasına uygun olarak elde edilmiştir. İkinci olarak, nominal çalışma koşulları için sistem modeli, durum uzayı averaj modeli ve küçük sinyal modeli yaklaşımları ile elde edilmiştir. Daha sonra kontrolörler Ziegler Nichols Metodu ve Parçacık Sürü Optimizasyonu ile tasarlanmıştır. PSO, 10 ve 20 parçacıklı olmak üzere iki farklı şekilde gerçekleştirilmiştir. Daha sonra elde edilen oransal kazanç, integral kazancı, türevsel kazanç parametreleri opamplar ile analog devre olarak sentezlenmiştir. İki farklı yöntemle tasarlanan bu üç PI ve PID denetleyicilerin performans analizleri, PSIM'de gerçeklenen simülasyon çalışmalarının sonuçları kullanılarak sunulmuştur. Ortalama Karesel Hata (MSE), sunulan çalışmalar için kontrol performans indeksi olarak kabul edilmiştir. Kontrolörler üst aşım ve yerleşme zamanı açısından da değerlendirilmiştir. Sonuçlar 20 parçacıklı PSO algoritması ile geliştirilen PID kontrolörün diğerle denetleyicilerden daha başarılı olduğunu göstermiştir. Son olarak kontrolörler laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiş ve benzetim çalışmalarındaki gibi performans verdiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
This study presents the performance analysis of PI whose parameters are designed by Ziegler-Nichols Method and PID controllers whose parameters are adjusted by Particle Swarm Optimization (PSO) for Continuous Conduction Mode (CCM) boost DA-DA converter. DC-DC boost converters are used in many power electronics applications such as electric vehicle chargers, DC motor drive, mobile device renewable energy systems and photovoltaic applications. Their high power levels, high efficiency, high power density, low cost and small size make them attractive. For this reason, DC-DC converters, which are used in many areas in current life, have always attracted attention in control studies. In this study, such a converter is considered. First of all, the linear model of the converter, which is designed for 5-15 V input voltage range and 25 V output voltage, has been obtained in accordance with its operation in continuous conduction mode. Secondly, the system model for nominal operating conditions is obtained by state space average model and small signal model approaches. Later, the controllers were designed with the Ziegler Nichols Method and Particle Swarm Optimization. PSO was carried out in two different ways with 10 and 20 particles. Then, proportional gain, integral gain, derivative gain parameters were synthesized as analog circuit with opamps. Finally, the performance analyzes of these three PI and PID controllers designed with two different methods are presented using the results of the simulation studies performed in PSIM. Mean Squared Error (MSE) was accepted as the control performance index for the studies presented. Controllers were also evaluated in terms of overshoot and settling time. The results validated that the PID controller developed with the 20-particle PSO algorithm was more successful than the others.
Benzer Tezler
- Rüzgar-fotovoltaik hibrit güç sistemlerinin yapay sinir ağları ile kontrolü
Artificial neural networks for controlling wind-PV power systems
KERİM KARABACAK
Doktora
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiGüneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NUMAN SABİT ÇETİN
- DA/DA konvertör modellenmesi ve PI – Fuzzy yöntemi ile denetimi
Modeling and control with PI – Fuzzy method of DC/DC converter
ALPEREN SEZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiRaylı Sistemler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL KESKİN
- Fotovoltaik sistemler için yükseltici tip da-da dönüştürücünün benzetimi
Simulation of amplifier type dc-dc converter for photovoltaic systems
ELMIN AHMADOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYSEL ERSOY YILMAZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ TARIK VELİ MUMCU
- Enerji hattı iletişimiyle akıllı şebekeler için uzaktan izleme sistemi tasarımı
The remote monitoring system design with power line communication for smart grids
HİLAL İRGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSAN KABALCI
DOÇ. DR. YASİN KABALCI
- Yapay sinir ağları kullanılarak fotovoltaik sistemin maksimum güç noktası takibi
Maximum power point tracking of photovoltaic system using artificial neural networks
LEYLA KARAGÖZOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP BALA DURANAY