طراحی و پیاده سازی استراتژی کنترلی بهینه با گذار نرم برای نسل جدید ups های سری-موازی

با پیشرفت روزافزون تکنولوژی و گسترش مصرف کننده های الکتریکی حساس و دقیق در کلیه زمینه های صنعتی، نیاز به وجود منبع انرژی الکتریکی به صورت مطمئن و با کیفیت بالا برای تغذیه این مصرف کننده ها افزایش یافته است. از طرفی شبکه های الکتریکی در بسیاری موارد از قابلیت اطمینان کافی جهت تغذیه مستقیم این مصرف کننده ها برخوردار نیستند. منابع تغذیه اضطراری بدون وقفه یا upsها یکی از مهمترین گزینه ها برای رفع این مشکل می باشند. یکی از جدیدترین انواع ups معرفی شده، ups سری-موازی یا delta conversion ups می باشد. در این ups اکثر توان در حالت عملکرد عادی بدون گذر از مبدل ها از ورودی به مصرف کننده رسیده که افزایش راندمان این نوع ups را به دنبال خواهد داشت. از دیگر مشخصات این ups می توان به جریان سینوسی بدون اعوجاج و ضریب قدرت واحد در ورودی اشاره نمود. راندمان بالا و جریان سینوسی با ضریب توان واحد موجب شده که ups سری-موازی امروزه نظر بسیاری از محققین و صنعتکاران را به خود جلب کند. تا کنون دو استراتژی کنترلی برای upsهای سری-موازی معرفی شده است. استراتژی قدیمی بر اساس کنترل ولتاژ مبدل سری و کنترل جریان مبدل موازی می باشد. در این استراتژی مبدل موازی مستقیماً هارمونیک های جریان بار و توان راکتیو را جبران کرده و مبدل سری یک ولتاژ خروجی رگوله شده تولید می کند. در استراتژی جدید بر خلاف استراتژی قبلی مبدل سری به عنوان منبع جریان سینوسی و مبدل موازی به عنوان منبع ولتاژ سینوسی عمل می کند. علی رغم شباهتهای این دو استراتژی از نظر گردش توان و دیاگرام فازوری، تفاوتهای اساسی از نظر رفتاری و ساختار سیستم کنترلی بین این دو وجود دارد. با توجه به نو بودن استراتژی جدید برای upsهای سری-موازی، هنوز تحلیل کاملی از لحاظ عملکرد و قابلیت های قابل حصول بر روی آن انجام نشده و از این دیدگاه با استراتژی موجود نیز مقایسه نگردیده است. همچنین تحلیلهای انجام شده بر روی استراتژی جدید به صورت شبیه سازی بوده و نتایج عملی برای ups سری-موازی با استراتژی جدید ارائه نشده است. یکی از اهداف اصلی این رساله مقایسه کامل دو استراتژی و معرفی و توسعه استراتژی بهینه برای استفاده در یک ups سری-موازی می باشد. کنترل کننده های مبدل های به کار رفته در این ups باید به گونه ای طراحی گردند که بتوان به قابلیت های بالا دست یافت. به طور خاص نیل به ولتاژ سینوسی رگوله شده و کم اعوجاج تحت کلیه شرایط کاری از نیازهای ویژه یک ups می باشد. علاوه بر این گذار مناسب بین حالتهای مختلف عملکرد در upsهای سری-موازی از دیگر چالش های موجود در ارتباط با این سیستم ها می باشد. در این رساله یک کنترل کننده ترکیبی با عنوان rcdb برای این ups پیشنهاد می شود. این کنترل کننده ترکیبی شامل کنترل کننده deadbeat (db) و کنترل کننده تکراری (rc) می باشد. در این ساختار، کنترل کننده db پاسخ دینامیکی سیستم را ارتقاء داده و کنترل کننده rc با توجه به طبیعت تناوبی سیگنال های مرجع و اغتشاش، خطای حالت دائمی را کاهش می دهد. در پایان یک ups سری-موازی با استراتژی کنترلی بهینه و با کنترل کننده ترکیبی، معرفی شده و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار می گیرد. همچنین با هدف بررسی صحت مطالعات تئوریک، طراحی ها و شبیه سازی های انجام شده، ups سری-موازی پیشنهادی پیاده سازی می شود.