کنترل مبدل های الکترونیک قدرت

کنترل مبدل های الکترونیک قدرت:

تاکنون روش های متعددی برای کنترل مبدل های الکترونیک قدرت ارائه شده که شکل 1 رایج ترین آن ها را نشان می دهد.

در میان این کنترل کننده ها، کنترل هیسترزیس و خطی به مدولاسیون پهنای پالس (PWM) وابسته هستند.

کنترل هیسترزیس با استفاده از ماهیت غیرخطی مبدل های الکترونیک قدرت، نحوه کلیدزنی را بر اساس مقایسه متغیر اندازه گیری شده با مرجع آن و با توجه به عرض هیسترزیس داده شده برای خطا تعیین می کند.

از این نوع کنترل کننده می توان در کاربردهای ساده مانند کنترل جریان و همچنین کاربردهای پیچیده تر مانند کنترل مستقیم توان (Direct Power Control) یا DPC استفاده کرد.

این کنترل کننده آنالوگ است و برای پیاده سازی آن در یک بستر دیجیتال، فرکانس نمونه برداری بسیار بالایی مورد نیاز است.

با توجه به امکان مدولاسیون، می توان از هر کنترل کننده خطی برای مبدل های قدرت استفاده کرد. کنترل کننده تناسبی-انتگرالی (PI) از شناخته شده ترین و متداول ترین این کنترل کننده ها است.

طراحی کنترل خطی با مدولاسیون، اغلب مستلزم تبدیلات خاصی به فضای مدل میانگین است.

علاوه بر این، اعمال کنترل خطی به یک سیستم غیرخطی شاید نتواند در سراسر محدوده دینامیکی کارایی مناسبی در پی داشته باشد.

با این اوصاف، وجود یک مرحله مدولاسیون اضافه، چند مرحله طراحی و ملاحظات برای رسیدن به یک طرح کنترل مناسب، می تواند برای برخی از مبدل های قدرت مانند مبدل های ماتریسی (Matrix Converters)، مبدل های چندسطحی (Multilevel Converters) و غیره بسیار چالش برانگیز باشد.

علاوه بر این، در طراحی کنترل خطی، نمی توان به طور مستقیم محدودیت های سیستم و الزامات فنی (مانند THD، حداکثر جریان، حداکثر فرکانس کلیدزنی و غیره) را در سیستم های الکترونیک قدرت گنجاند.

با توسعه ریزپردازنده های قوی تر، روش های کنترلی جدیدتری برای غلبه بر مشکلات قبلی ارائه شده که برخی از مهم ترین آن ها عبارتند از:

کنترل کننده هایی که بر اساس منطق فازی و یا شبکه های عصبی هستند، کنترل حالت لغزشی و کنترل پیش بین.

استفاده از منطق فازی و شبکه های عصبی برای کاربردهایی که در آن، سیستم کنترل و یا برخی از پارامترهای آن ناشناخته باشد مناسب است.

کنترل حالت لغزشی قوام مناسبی دارد و به خوبی از ماهیت کلیدزنی مبدل ها برای طراحی کنترل کننده استفاده می کند، اما پیچیدگی این کنترل کننده از نقاط چالش برانگیز آن است.

در بین روش های کنترلی جدید، کنترل پیش بین گزینه بسیار جذاب و مناسبی برای مبدل های قدرت است. کنترل پیش بین، خانواده گسترده ای از کنترل کننده ها را با رویکردهای متفاوت در بر می گیرد.

ایده مشترک همه این کنترل کننده ها عبارت است از استفاده از مدل سیستم برای محاسبه پیش بینی رفتار آینده متغیرهای کنترل شده و استفاده از یک معیار بهینه سازی برای انتخاب عملگر مناسب.

در بخش بعدی مفاهیم و نحوه عملکرد این کنترل کننده را بیان می کنیم.