Güç elektroniği dönüştürücülerinin kontrolü için yeni bir kayan kipli denetleyici tasarımı
A novel sliding mode controller design for control of powerelectronics converters
- Tez No: 985186
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM SEFA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, güç elektroniğindeki tüm devreler için kayma kip kontrolüne dayalı, uygulanabilir yeni bir kayma yüzeyi tasarlanmıştır. Bu yüzey ile sistem hatasının denge noktasına yakın ya da uzak olmasından bağımsız olarak hatanın en kısa sürede giderilmesi amaçlanmıştır. Hızlı yakınsama sağlanırken, kayma kip kontrolünün temel dezavantajı olan çatırtı etkisi göz ardı edilmemiş, aksine minimize edilmesi hedeflenmiştir. Böylece önerilen yüzey, hem hızlı dinamik tepki hem de düşük çatırtı seviyesini bir arada sunmuştur. Tasarlanan kayma yüzeyi, MATLAB tabanlı benzetim ortamında, benzer dinamik özellikteki diğer kayma yüzeyleriyle karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu analizlerde, sistem hatasının büyük ve küçük olduğu durumlar için hata yakınsaması ve çatırtı seviyesi ayrıntılı biçimde değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, önerilen yüzeyin her iki durumda da mevcut yöntemlere kıyasla daha hızlı ve kararlı bir dinamik yanıt sağladığını ve daha düşük çatırtı ürettiğini göstermiştir. Yüzeyin etkinliği, kayma kip kontrolünün doğrudan yaklaşımı esas alınarak, izole olmayan ve minimum fazlı bir DA-DA dönüştürücü üzerinde deneysel olarak test edilmiştir. Doğrudan kontrol yapısında, anahtarlama frekansındaki dalgalanmalara neden olan histeresis modülasyonu yerine, sabit frekans sağlayan parabolik modülasyon tercih edilmiştir. Her iki modülasyon için sistemin dinamik tepkileri elde edilerek karşılaştırılmış, anahtarlama frekansındaki dalgalanmaların temel nedenleri dikkate alınmıştır. Ayrıca, sabit anahtarlama frekansı sunan kapalı çevrim yapılara yönelik literatürdeki başka bir yöntemle parabolik modülasyon karşılaştırılmış ve çalışma bu yönüyle alanda ilk karşılaştırmalı uygulama olmuştur. Son olarak, Lyapunov tabanlı kararlılık analizi ile sistemin kararlı olduğu gösterilmiştir. Elde edilen bulgular, önerilen kayma yüzeyinin daha hızlı hata yakınsaması sağladığını, çatırtıyı önemli ölçüde azalttığını ve parabolik modülasyonun sabit anahtarlama frekansını başarıyla koruduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, a new sliding surface based on sliding mode control has been designed for all circuits in power electronics. This surface aims to eliminate the error in the shortest possible time, regardless of whether the system error is close to or far from the equilibrium point. While achieving fast convergence, the chattering effect, which is the fundamental disadvantage of sliding mode control, has not been ignored, rather, its minimization has been targeted. Thus, the proposed surface offers both a fast dynamic response and a low chatter level. The designed slip surface was examined in a MATLAB-based simulation environment, comparing it with other sliding surfaces with similar dynamic characteristics. In these analyses, error convergence and chattering level were evaluated in detail for cases where the system error was large and small. The results obtained show that the proposed surface provides a faster and more stable dynamic response than existing methods in both cases and produces lower noise. The effectiveness of the surface was experimentally tested on a non-isolated and minimum-phase DC-DC converter based on the direct approach of sliding mode control. In the direct control structure, parabolic modulation, which provides a constant frequency, has been preferred over hysteresis modulation, which causes fluctuations in the switching frequency. The dynamic responses of the system were obtained and compared for both modulations, taking into account the fundamental causes of fluctuations in the switching frequency. Furthermore, parabolic modulation was compared with another method in the literature for closed-loop structures offering a fixed switching frequency, making this study the first comparative application in this field. Finally, the stability of the system has been demonstrated using Lyapunov-based stability analysis. The findings reveal that the proposed sliding surface enables faster error convergence, significantly reduces noise, and successfully maintains the fixed switching frequency of the parabolic modulation.
Benzer Tezler
- Çok fazlı yükseltici tip dc-dc dönüştürücüler için dışbükey optimizasyon kullanılarak sabit dereceli gürbüz h∞ kontrolcü sentezi
Robust fixed order h∞ controller synthesis using convex optimization for dc-dc multi phase boost converters
RIDVAN KESKİN
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM ALIŞKAN
DR. ERSİN DAŞ
- Güneş enerji sistemleri için yeni bir hibrit mppt yönteminin geliştirilmesi ve gerçek zamanlı uygulanması
Development and real-time implementation of a new hybrid mppt method for solar energy systems
MEHMET YILMAZ
Doktora
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED FATİH ÇORAPSIZ
DOÇ. DR. ALİRIZA KALELİ
- 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
- High voltage conversion efficiency charge pump based power management integrated circuit for bioimplants
Biyoimplantlar için gerilim dönüştürme verimi yüksek yük pompası tabanlı güç yönetimi tümdevresi
MELİH BİLMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TUFAN COŞKUN KARALAR
- New micro-inverter for photovoltaic applications
Fotovoltaik uygulamalar için yeni mikro invertör
MURTALA ABDULMUMİNİ RAFİNDADİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Aydın ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURTAZA FARSADI