Geri Dön

Hesaplama yükü azaltılmış model öngörülü kontrol yönteminin üç seviyeli T tipi evirici için uygulanması

Application of a model predictive control method with reduced computational load for a three-level T-type inverter

PDF İndir

  1. Tez No: 904311
  2. Yazar: AYKUT BIÇAK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AYETÜL GELEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 116

Özet

Gerilim kaynaklı eviriciler; elektrikli araçlardan motor sürücülerine, kesintisiz güç kaynaklarından yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının şebeke entegrasyonuna kadar geniş bir alanda yer almakla beraber kapsamlı bir şekilde araştırılmaktadır. Özellikle enerji kaynakları ve yükler arasında köprü görevi gören eviricilerin; verimlilik, harmonik, elektromanyetik girişim, kontrol edilebilirlik ve güvenilirlik gibi gereksinimleri karşılaması beklenmektedir. Alçak gerilim uygulamalarında üç seviyeli T tipi evirici yapısı, yaygın olarak kullanılan iki seviyeli eviricilerin basit çalışma prensibi, düşük iletim kayıpları gibi avantajlarını üç seviyeli eviricilerin çıkış gerilimi ve akımında düşük harmonik içerik üretme, azaltılmış dv/dt oranı, anahtarlar üzerindeki gerilim stresinin azaltılması, düşük ortak mod gerilimi, anahtarlama kayıplarının azaltılması gibi üstünlükleri ile birleştirmektedir. Eviricinin yapısının yanı sıra eviriciye uygulanacak kontrol yöntemi de performans kriterleri açısından önemli rol oynamaktadır. Klasik kontol yöntemleri genellikle dar bir çalışma aralığında iyi bir performans elde etmek için ayarlanmaktadır. Ancak, son yıllarda popüler hale gelen model öngörülü kontrol yöntemi; karmaşık ve doğrusal olmayan sistem dinamiklerini kontrol edebilirken, tasarım kriterlerinin de etkili bir şekilde kontrol yapısına eklenebilmesini mümkün kılmaktadır. Hesaplama yeteneği artan mikrodenetleyici teknolojisi ile model öngörülü kontrol yöntemi, güç elektroniği uygulamalarında önemli bir yer kazanmıştır. Bununla beraber, model öngörülü kontrol yönteminin çok seviyeli eviricilerde artan anahtarlama sayısı nedeniyle hesaplama yükü de artmaktadır. Literatürde, model öngörülü kontrol yönteminin üstün özelliklerini koruyarak hesaplama yükünün azaltılması araştırmacıların dikkatini ve ilgisini çekmektedir. Bu tez çalışmasında klasik model öngörülü kontrol yönteminin oluşturduğu hesaplama yükünü azaltmak için uzay vektör diyagramını belirli bölgelere bölen ve sınırlı sayıda aday vektör kullanan bir algoritma önerilmiştir. Önerilen algoritamada nötr nokta gerilimini dengelemek, ortak mod gerilimini kısıtlamak gibi kriterleri değerlendiren farklı aday vektör gruplarına sahip iki strateji sunulmuştur. Önerilen model öngörülü kontrol yöntemi, mimarisi SiC MOSFET yarıiletken anahtarlar ile oluşturulan üç fazlı üç seviyeli T tipi eviriciye uygulanmıştır. Deneysel prototip oluşturularak önerilen algoritmaların etkinliğini doğrulamak için kararlı ve dinamik durumlarda davranışları incelenmiş ve ilgili uluslararası standartlara göre performansları analiz edilmiştir. Önerilen algoritmalardan 8V-MPC yöntemi klasik model öngörülü kontrol yöntemine göre hesaplama yükünü %54,2 azaltırken bir diğer önerilen yaklaşım olan 7V-MPC yöntemi hesaplama yükünü %58,8 azaltmaktadır. Son olarak her iki yaklaşımda klasik yönteme göre toplam harmonik bozulma, ortak mod gerilimi, nötr nokta dengesizliği gibi kriterlerde benzer ya da üstün performans göstermektedir. Hesaplama yükü azaltılmış önerilen yaklaşımlar ile model öngörülü kontrol yöntemine yeni kısıtlar ya da hedefler eklenmesi mümkün hale gelmektedir.

Özet (Çeviri)

Voltage source inverters have been extensively researched in a wide range of areas from electric vehicles to motor drives, from uninterruptible power supplies to grid integration of renewable and sustainable energy sources. Inverters, which act as a bridge between energy sources and loads, are expected to meet requirements such as efficiency, harmonics, electromagnetic interference, controllability, and reliability. In low voltage applications, the three-level T-type inverter structure combines the advantages of the widely used two-level inverters such as simple operating principle, and low conduction losses with the benefits of three-level inverters such as low harmonic content generation in output voltage and current, reduced dv/dt ratio, reduced voltage stress on switches, low common mode voltage, reduced switching losses. In addition to the structure of the inverter, the control method to be applied to the inverter also plays a key role in performance criteria. Classical control methods are usually tuned to achieve satisfactory performance over a narrow operating range. However, the model predictive control method, which has become popular in recent years, can control complex and nonlinear system dynamics, while making it possible to effectively add design criteria to the control structure. With microcontroller technology, which has increased computational capability, the model predictive control method has gained a prominent place in power electronics applications. However, the computational burden of the model predictive control method increases due to the increasing number of switchings in multilevel inverters. In the literature, reducing the computational load of the model predictive control method while preserving its superior features has attracted the attention and interest of researchers. In this thesis, an algorithm that divides the space vector diagram into specific regions and uses a limited number of candidate vectors is proposed to reduce the computational burden of the classical model predictive control method. The proposed algorithm includes two strategies, each using different candidate vector groups, which evaluate criteria such as balancing the neutral-point voltage and limiting the common-mode voltage. This model predictive control method is applied to a three-phase, three-level T-type inverter with SiC MOSFET semiconductor switches. An experimental prototype is built to verify the effectiveness of the proposed algorithms. Their behaviors in steady-state and dynamic conditions are investigated, and their performances are analyzed according to relevant international standards. Of the proposed algorithms, the 8V-MPC method reduces the computational load by 54.2% compared to the classical model predictive control method, while another approach, the 7V-MPC method, achieves an even higher reduction of 58.8%. Finally, both approaches show similar or superior performance in criteria such as total harmonic distortion, common-mode voltage, and neutral-point imbalance compared to the classical method. With the proposed approaches with reduced computational load, it becomes possible to add new constraints or objectives to the model predictive control method.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    411797

    The calculation debate in socialist economies

    Sosyalist ekonomilerde hesaplama tartışması

    SERCAN KARADOĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Ekonomiİstanbul Bilgi Üniversitesi

    Uluslararası Ekonomi Politikası Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERTUĞRUL TONAK

  2. Tez No

    411858

    Using dijkstra algorithm in calculating alternative shortest paths for public transportation with transfers and walking case study: Ankara

    Yürüme dahil aktarmalı toplu taşımada alternatif kısayol hesaplaması için dijkstra algoritması kullanımı çalışma konusu: Ankara

    HAİTHAM LATİF HASSAN AL-TAMEEMİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolÇankaya Üniversitesi

    Bilgi Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR TOLGA PUSATLI

  3. Tez No

    411924

    Neutronic calculations for research reactors via monte carlo

    Araştırma reaktörleri̇ni̇n monte carlo i̇le nötroni̇k anali̇zi̇

    YİĞİT ÇEÇEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    Nükleer MühendislikHacettepe Üniversitesi

    Nükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET TOMBAKOĞLU

  4. Tez No

    411926

    Polikistik over sendromu olan hastalarda insülin direnci ve ovaryan hacim ilişkisi

    The relationship between ovarian volume and insulin resistance in polycystic ovary syndrome patients

    CENK GEZER

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Kadın Hastalıkları ve Doğumİzmir Katip Çelebi Üniversitesi

    Kadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı

    ÖĞR. GÖR. FERİT SOYLU

    DR. LEVENT ERKAN

  5. Tez No

    411932

    Mitral anülüs lateral duvar izovolümik miyokardiyal akselerasyon ve izovolümik kontraksiyon sırasındaki maksimum miyokardiyal velositesinin mitral yetersizlik derecesi ile olan ilişkilerinin değerlendirilmesi

    Assessment of relationship between severity of mitral regurgitation and isovolumic myocardial acceleration -peak myocardial velocity during isovolumic contraction parameters measured on lateral mitral annulus.

    ERKAN İLHAN

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    KardiyolojiHacettepe Üniversitesi

    Kardiyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜLŞAH TAYYARECİ

Geri Dön