دانلود رایگان ترجمه مقاله فیلتر توان اکتیو با فرکانس ثابت (آی تریپل ای ۲۰۰۹)

کنترل کننده هیسترزیس جریان برای فیلتر توان اکتیو

A Hysteretic Current Controller for Active Power
Filter with Constant Frequency

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت ناقص انجام شده است)

F1950

روش های کنترل جریان پیشنهادشده مختلفی برای پیکربندی های فیلتر توان اکتیو وجود دارد، اما از نظر توانایی کنترل جریان سریع و پیاده سازی ساده، روش کنترل هیسترزیس جریان بالاترین رتبه را در بین سایر روش های کنترل جریان دارد]۱[. فرکانس کلیدزنی به طور پیوسته در یک چرخه فرکانس قدرت تغییر می-کند. قاعدتاً افزایش فرکانس عملکرد اینورتر به بدست آوردن شکل موج های جبران کننده بهتر کمک می کند. به هر حال محدودیت های ابزاری وجود دارد و نیز افزایش فرکانس کلیدزنی منجر به افزایش تلفات کلیدزنی، نویز قابل شنود و سایر مشکلات مرتبط می شود. در این مقاله کنترل فرکانس کلیدزنی با معرفی یک الگوریتم کنترل هیسترزیس جریان فرکانس ثابت تشخیص داده می شود. هدف اصلی این مطالعه تحقیق درمورد تاثیر پهنای باند هیسترزیس روی فرکانس کلیدزنی APF است. کنترل کننده جریان با محدوده هیسترزیس، پهنای باند هیسترزیس را به عنوان تابعی از تغییرات جریان مرجع تغییر می دهد. در این مقاله نخست تئوری برای شناسایی جریان به طور خلاصه بازنگری می شود. در قسمت دوم، کنترل کننده هیسترزیس جریان با فرکانس ثابت توصیف می شود. در قسمت سوم، نتایج شبیه سازی و به دنبال آن نتیجه گیری ارایه می شود.

۳- کنترل کننده هیسترزیس جریان فرکانس ثابت
روش کنترل جریان با محدوده هیسترزیس در بین روش های مختلف PWM (مدولاسیون پهنای پالس) عموماً به خاطر ساده بودن پیاده سازی مورد استفاده عموم قرار گرفته است ]۴[و]۵[. در کنار پاسخ سریع حلقه جریان و توانایی محدود کردن پیک جریان این روش نیازی به اطلاعات در مورد پارامترهای سیستم ندارد. به هر حال کنترل جریان با یک محدوده هیسترزیس ثابت عیبش این است که فرکانس کلیدزنی در داخل یک محدوده تغییر می کند به خاطر اینکه ریپل جریان پیک تا پیک باید در تمامی نقاط موج فرکانس اصلی کنترل شود ]۶[و]۷[.
بنابراین، روش کنترل هیسترزیس جریان با فرکانس ثابت بر پایه باند هیسترزیس متغیر در این مقاله پیش برده می شود. اصول این روش در شکل ۳ نشان داده شده است و روش کنترل HB (باند هیسترزیس) به روش کنترل کننده هیسترزیس مرسوم اضافه می گردد.
نخست، وضعیت کلیدزنی اینورتر منبع ولتاژ در کنترل جریان بررسی می شود. به راحتی مورد فاز A برداشته می شود. شکل ۴ نمودار شماتیک وضعیت کلیدزنی فاز A کنترل شده با کنترلر هیسترزیس است. در شکل ۴، i_ca جریان بازخورد (فیدبک) ، جریان واقعی جبران کننده و جریان اسمی خروجی اینورتر منبع ولتاژ است.
مبانی کنترل هیسترزیس جریان به صورت زیر توصیف می شود: زمانی که جریان خروجی VSC از حد بالای هیسترزیس فراتر رود ازHB + i_ca^* ، خروجی کنترلر هیسترزیس S=0 و کلید پایین روشن می شود، ولتاژ خروجی VSC،V_DC/2-= U_0 و جریان خروجی VSC، i_sa افت خواهد کرد. به طور مشابه زمانی که i_ca از حد پایین هیسترزیس ازHB – i_ca^* کمتر شود، خروجی کنترلر هیسترزیس S=1، کلید بالایی روشن ، ولتاژ خروجی VSC ، V_DC/2= U_0 و جریان خروجی VSC، افزایش خواهد یافت.
رابطه ۸ HB را به عنوان تابعی از فرکانس کلیدزنی، ولتاژ تغذیه، ولتاژ خازن دی سی و شیب i_ca^* موج جریان مرجع جبران کننده نشان می دهد. باند هیسترزیس می تواند به عنوان تابعی از V_dc تنظیم شود به طوری که فرکانس مدولاسیون f تقریبا ثابت بماند. این امر باعث بهبود عملکرد PWM و اساساً APF می-شود. بنابراین کنترل کننده جریان هیسترزیس فرکانس ثابت می تواند به صورت شکل ۷ طراحی شود.

نتایج شبیه سازی و بحث و گفتگو
به منظور بررسی اعتبار کنترل کننده جریان جریان هیستریک با فرکانس ثابت ، شبیه سازی Matlab6.5 اتخاذ شده است. پارامترهای مدار در جدول نشان داده شده است.

فرکانس های کلیدزنی لحظه ای در شکل ۸ به ترتیب نشان داده شده است. در روش کنترل هیسترزیس جریان فرکانس ثابت، فرکانس کلیدزنی لحظه ای با اندکی انحراف ثابت می ماند برخلاف روش کنترل جریان هیسترزیس با باند ثابت. در کاربردهای عملی، ضروری است که فرکانس کلیدزنی در یک محدوده مطمئن ثابت نگه داشته شود، به منظور مشخص شدن کلیدزنی ادوات و نیز مشخص شدن تلفات کلیدزنی. در کنترل کننده هیسترزیس جریان مرسوم ، نه تنها مشخص کردن پهنای باند هیسترزیس امکان پذیر نیست بلکه مشخص کردن فرکانس کلیدزنی هم مطابق پارامترهای مدار غیر ممکن است (Cdc,L,Vdc). در کنترل کننده هیسترزیس جریان فرکانس ثابت، فرکانس کلیدزنی مطابق پارامترهای سیستم و فرکانس تعریف شده ثابت می-ماند.
شکل موج های جریان سه فاز در سیستم قدرت بدون جبرانساز در شکل ۹ و با جبرانساز در شکل ۱۰ نشان داده شده است. در شکل ۹ دیده می شود که هارمونیک جریان زیادی در سیستم قدرت وجود دارد. و در شکل ۱۰ با جبرانساز APF، شکل موج به سینوسی نزدیک است. نتایج به صورت زیر بدست می آید: APF تحت کنترل جریان هیسترزیس فرکانس ثابت مشخصه آفست رضایت بخش دارد و قادر به حذف اکثر هارمونیک ها می باشد و مشکلات روش کنترل هیسترزیس جریان مرسوم نظیر پدیده تلفات کلیدزنی و نویز قابل شنود را زمانی که VSC در فرکانس بالا در حال کار است، حل می کند. نتایج شبیه سازی اعتبار روش کنترل هیسترزیس جریان فرکانس ثابت را اثبات می کند.

۵- نتیجه گیری
این مقاله اعتبار کنترل کننده هیسترزیس جریان فرکانس ثابت را برای فیلتر توان اکتیو نشان می دهد. مطابق نتایج مطالعه شبیه سازی روش جدید APF که در این مقاله ارایه شد، رضایت نسبتاً بالایی با حذف هارمونیک ها و مولفه های توان راکتیو از جریان حاصل شد. اعتبار این روش به منظور جبران هارمونیک های جریان بر اساس نتایج شبیه سازی ثابت شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کنترل هیسترزیس جریان مرسوم و کنترل هیسترزیس جریان فرکانس ثابت به یک اندازه در فیلتر کردن هارمونیک های تولید شده در بار غیر خطی موفق هستند. تفاوت اصلی بین دو روش کنترلی باید در هارمونیک های فرکانس بالای تولیدشده توسط کلیدزنی IGBT ها باشد. فرکانس کلیدزنی لحظه ای در روش جدید برخلاف روش کنترل هیسترزیس مرسوم ثابت می ماند و فرکانس کلیدزنی باید در یک محدوده امن که توسط ادوات کلیدزنی تعیین می شود، ثابت نگه داشته شود. این مقاله یک کنترل هیسترزیس جریان فرکانس ثابت از روش کلیدزنی اینورتر منبع ولتاژ را توصیف می کند که پهنای باند می تواند توسط (di_c^*)/dt تعریف شود.