Skip to main content
SUPERVISOR
Jafar Ghaisari,Hamid Reza Karshenas
جعفر قیصری (استاد مشاور) حمیدرضا کارشناس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mehdi Niroomand
مهدی نیرومند

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1382

TITLE

Design and implementation of an optimal control strategy with seamless transition for new generation of series-parallel UPS’s
In this Thesis, a high-performance control structure is designed, implemented, and applied to a three-phase series-parallel uninterruptible power supply (SP-UPS). Firstly, two control strategies for SP-UPS are described and compared. An SP-UPS consists of a parallel and a series converter, and most of the power required by load is supplied directly from ac input line during standby mode. Therefore, the overall efficiency is increased as compared to conventional UPS’s. The first control strategy proposed for SP-UPS was based on voltage control of series converter and current control of parallel converter. However, recently an opposite strategy has been proposed, i.e., voltage control of parallel converter and current control of series converter. This thesis compares these two control strategies. The comparison is made based on different performance criteria like seamless transition between backup and standby modes, dynamic performance, reference generation and the size of filters. It is shown that this strategy improves the system operation as compared to existing strategy, and specifically results in more smooth and seamless transition between UPS operating modes. The controller in the proposed strategy is based on combination of two control method with different characteristics. In the proposed structure, also called hybrid structure, a fast deadbeat control law is used to achieve the fast transient response required for output voltage control. On the other hand, as most disturbances imposed on a UPS are periodic, a Repetitive Controller (RC) is added to the deadbeat controller to improve the steady-state performance and achieves fast error convergence. The system formulation for the controller design is given, and the derivation of control law based on descritized state-space equations is presented. The stability of hybrid controller is discussed and design procedure for a typical converter is given. Both simulations and experimental results are shown for verification and validation of the theoretical analysis.
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. در این رساله یک UPS با قابلیتهای بالا و قابل رقابت با انواع دیگر معرفی شده و پیاده سازی می گردد. یکی از جدیدترین انواع UPS معرفی شده، UPS سری-موازی یا delta conversion UPS می باشد. این UPS از دو مبدل دو طرفه که از طرف DC به هم متصل شده اند، بانک باتری، کلیدهای استاتیکی و یک ترانسفورماتور سری تشکیل شده است. 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. تمامی این مشخصه ها بعلاوه قابلیت های ذکر شده دیگر متأثر از کنترل کننده های مورد استفاده برای مبدل های این UPS می باشند. کلمات کلیدی: UPS سری-موازی، استراتژی کنترلی، گذار نرم، کنترل کننده RCDB

ارتقاء امنیت وب با وف بومی