Güç elektroniği dönüştürücüleri için yeni bir akım kontrol yönteminin geliştirilmesi ve uygulanması
Development and implementation of a new current control method for power electronics converters
- Tez No: 918314
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET FARUK BAKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Güç elektroniği dönüştürücülerinin performansı sadece donanıma değil aynı zamanda kontrol yöntemine de bağlıdır. Bir güç elektroniği sisteminde kullanılan kontrol yönteminin değişken koşullarda sistemi kararlı bir şekilde kontrol etmesi ve hızlı cevap vermesi beklenir. Bu çalışmada, iterasyonla öğrenme tabanlı yeni bir akım kontrol yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem hem pik akım modlu kontrol (PCMC) hem de histerezis akım kontrol (HCC) için uygulanmıştır. Analog temelli olan bu akım kontrol yöntemleri hızlı bir dinamik cevaba sahiptir ve bir kontrolcü tasarımı gerektirmez. Analog temelli akım kontrolünde anahtarlama gürültüsü gibi bozucu etkilerin yanı sıra ideal olmayan parametrik değişimler mevcuttur. İdeal olmayan bu durumlar akım kontrolcüsünün performansını kötüleştirmektedir. Önerilen akım kontrol yöntemi sayesinde iteratif öğrenen kontrol (ILC) kullanılarak akım kontrolünde karşılaşılan problemlerin çözümü hedeflenmektedir. Önerilen yöntem kararlı çalışmayı etkileyen ideal olmayan durumları başarılı bir şekilde kompanze edebilmektedir. Önerilen akım kontrol yönteminin başarımı PCMC için sıralı paralel totem pole güç faktörü düzeltme (ITPPFC) ve HCC için şebekeye bağlı gerilim kaynaklı inverter (VSI) olmak üzere iki farklı devrede doğrulanmıştır. İlk olarak geliştirilen PCMC yöntemi PFC devresinde uygulanmıştır. Öncelikle sistem modelinin analizi yapılmış ve sistemdeki ideal olmayan durumların etkisi incelenmiştir. Daha sonra ILC'nin analizi yapılarak kontrol sisteminin kararlılığı ve yakınsama durumu ele alınmıştır. Önerilen yöntemin doğrulama çalışmaları 250W bir PFC devresi için gerçekleştirilmiştir. İkinci olarak geliştirilen HCC yöntemi VSI devresinde uygulanmıştır. Klasik HCC sabit bir histerezis banda sahip olduğu için bir şebeke periyodu boyunca değişken bir anahtarlama frekansına sebep olmaktadır. Bu durum Elektromanyetik Girişime (EMI) karşı kullanılan filtrenin tasarımını zorlaştırmakta ve histerezis bandın değerine bağlı olarak anahtarlama frekansı çok yüksek değerler alabilmektedir. Bu problemi çözmek amacıyla önerilen yöntemde öncelikle ideal sistem modeli analiz edilmiş ve sistem parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Daha sonra ILC'nin analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca ölü zaman etkisini ortadan kaldırmak için bir ölü zaman kompanzasyon yöntemi önerilmiştir. Yöntemin doğrulama çalışmaları iki seviyeli tek fazlı bir şebeke bağlı inverter için gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The performance of power electronic converters depends not only on the hardware but also on the control method. The control method used in a power electronics system is expected to control the system stably and respond rapidly under varying conditions. In this study, a new iterative learning based current control method is developed. The developed method is applied for both peak current mode control (PCMC) and hysteresis current control (HCC). These analog based current control methods have a fast dynamic response and do not require a controller design. In analog based current control, there are non-ideal parametric variations as well as disturbances such as switching noise. These non-ideal conditions deteriorate the performance of the current controller. The proposed current control method aims to solve the problems encountered in current control by using iterative learning control (ILC). The proposed method is able to successfully compensate the non-ideal conditions affecting the stable operation. The success of the proposed current control method is verified in two different applications including interleaved totem pole power factor correction (ITPPFC) with PCMC and grid connected voltage source inverter (VSI) with HCC. Firstly, the developed PCMC method is applied in the PFC circuit. First of all, the system model is analysed and the effect of non-ideal conditions in the system is investigated. Then, the stability and convergence of the control system is discussed by analysing the ILC. Simulation and experimental verification studies of the proposed method are implemented for a 250W PFC circuit. Secondly, the developed HCC method is implemented in a VSI circuit. Since the conventional HCC has a constant hysteresis band, it causes a variable switching frequency during a grid period. This makes the design of the filter used against Electromagnetic Interference (EMI) difficult and the switching frequency can take very high values depending on the value of the hysteresis band. In the proposed method to solve these problems, firstly the ideal system model is analyzed and the effect of system parameters is examined. Then, the analysis of the ILC is carried out. In addition, a dead time compensation method is proposed to eliminate the dead time effect. Simulation and experimental verification studies of the method are implemented for a two-level single-phase grid-connected inverter.
Benzer Tezler
- RECURRENT NEURAL NETWORKS AND NEW WAVELET FUCTION FOR ANALYSIS AND CONTROL OF ELECTRICAL AND ENERGY SYSTEMS
ELEKTRIK VE ENERJI SISTEMLERININ ANALIZI VE KONTROLÜ IÇİN YENILENEN SINIR AĞLAR VE YENİ DALGALANMA FONKSIYONU
SAEID SHEIKHMEMARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAHİN SERHAT ŞEKER
- Ticari araçların yüksek akım güç devreleri içinpasif soğutucu tasarımı ve termal performans analizi
Passive cooler design and thermal performance analysis for high current power circuits of commercial vehicles
HAMDİ YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKERİYA PARLAK
- Çok düzeyli statik bellek gözesi ve kohonen türü yapay sinir ağına uygulanması
Multiple valued static storage cell and its application to kohonen type neural network
NURETTİN YAMAN ÖZELÇİ
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. UĞUR ÇİLİNGİROĞLU
- Katı hal transformatörü için yeni bir doğrusal tabanlı kapalı çevrim kontrol yöntemi ve uygulaması
A novel linear based closed loop control method and implementation for solid state transformers
METİN ÇAVDAR
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELİN ÖZÇIRA ÖZKILIÇ
- Yüksek güçlü izole DA-DA dönüştürücü tasarımı, modellemesi ve kontrolü
High power isolated DC-DC converter design, modelling and control
ALİHAN CEMAL ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU