توضیحات
کنترل مبتنی بر انفعال برای کاربردهای شارژ/دشارژ باتری با استفاده از مبدل DC-DC باک بوست
عنوان اصلی مقاله:
Passivity-Based Control for Battery Charging/Discharging Applications by Using a Buck-Boost DC-DC Converter
شبیه سازی در محیط سیمولینک متلب انجام شده است. (با متلب 2015 شبیه سازی شده است)
دارای گزارش ورد 11 صفحه ای است.
دارای گزارش ویدیویی 37 دقیقه ای است.
مقدمه
الکترونیک حالت جامد ساختار متعارف شبکه‌های الکتریکی را که عمدتاً از مراکز تولید بزرگ، سیستم‌های انتقال و فوق توزیع ، شبکه‌های توزیع شهری و روستایی و بارهای غیرفعال استفاده می کنند به شبکه‌های الکتریکی فعال و هوشمند که به عنوان شبکه‌های هوشمند و ریزشبکه‌ها شناخته می‌شوند، تغییر داده است. ریزشبکه گروهی از بارهای به هم پیوسته و منابع انرژی توزیع شده با مرزهای الکتریکی کاملاً مشخص است که به عنوان یک سیستم قابل کنترل نسبت به شبکه عمل می کند و می تواند به شبکه متصل و قطع شود تا آن را قادر سازد در هر دو حالت متصل به شبکه یا جزیره ای کار می کنند. یک منبع انرژی توزیع شده متصل به یک ریزشبکه می تواند در داخل ریزشبکه کنترل شود تا عملکرد دینامیکی آن را بهبود بخشد. کلاسیک ترین منابع انرژی توزیع شده از انرژی های تجدیدپذیر و فناوری های ذخیره سازی انرژی تشکیل شده است.
استراتژی‌های کنترلی مختلفی برای کنترل سیستم‌های ذخیره ساز انرژی (BESS) که با مبدل‌های DC-DC باک بوست دو طرفه کار می کنند، پیشنهاد شده‌اند، از این نظر، یک رویکرد کنترل PI کلاسیک به دلیل سادگی آن بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد . همچنین روش کنترل مد لغزشی، کنترل‌کننده‌های منطق فازی و کنترل‌کننده‌های پیش‌بین نیز استفاده شده اند.
در این پژوهش به بررسی ارتباط متقابل یک ذخیره ساز انرژی با استفاده از یک مبدل باک بوست دو طرفه در ریزشبکه های DC پرداخته می شود. رویکرد پیشنهادی شرایط پایداری را در حلقه بسته با مفهوم لیاپانوف از طریق تئوری کنترل انفعالی (PBC) از نقطه نظر دینامیک خطا در نظر می‌گیرد.
توضیحات پروژه کنترل انفعالی شارژ/دشارژ باتری
در گزارش ورد این پروژه متلب, به تئوری مسئله پرداخته شده است. و مباحثی مانند
مدل دینامیکی
رویکرد کنترل انفعالی
طراحی کنترل کننده
نتایج شبیه سازی در سیمولینک
کنترل جریان باتری
پرداخته شده است.
سیستم پیشنهادی برای ذخیره ساز باتری که در شکل 1 نشان داده شده است به عنوان سیستم آزمایشی استفاده می شود. پارامترهای الکتریکی در جدول 1 آورده شده است. سیستم شبیه سازی شده با کنترلر پیشنهادی در شکل 2 و با کنترلر PI کلاسیک در شکل 3 نمایش داده شده است.
شکل 1: سیستم ذخیره ساز باتری متصل به شبکه از طریق مبدل باک بوست دو طرفه
جدول 1 مقاله: پارامترهای سیستم مورد مطالعه
اعتبار سنجی عددی کنترل کننده پیشنهادی توسط دو سناریو شبیه سازی انجام می شود. سناریوی اول ظرفیت کنترل کننده پیشنهادی را برای ردیابی یک مسیر دلخواه دلخواه برای جریان باتری نشان می دهد. در حالی که سناریوی دوم امکان ردیابی بار را نشان می دهد.
در این شبیه سازی فرکانس سوئیچینگ 5 کیلوهرتز انتخاب شده است. ضریب تناسبی برای حالت PBC KP=1000 است، در حالی که در مورد کنترل PI کلاسیک، ضریب تناسبی و انتگرالگیر به ترتیب برابر kp = 10 و ki = 55 انتخاب شده است.
در اینجا شکل سیمولینک آورده نشده است.
شکل 2: سیستم شبیه سازی شده با کنترلر پیشنهادی
شکل 3: سیستم شبیه سازی شده با کنترلر PI کلاسیک
کنترل جریان باتری
کنترل جریان باتری با انتخاب یک مرجع دلخواه جریان انجام می شود که دارای مقادیر مثبت و منفی و همچنین شیب ها و تغییرات پله باشد. علاوه بر این، برای این سناریوی شبیه‌سازی، iD = 0 درنظر گرفته شده است. در شکل 4 جریان مرجع و جریان باتری نشان داده شده است. علاوه بر این، خطای ردیابی نیز نشان داده شده است. توجه داشته باشید که با تغییرات دارای شیب، خطای ردیابی در حدود صفر باقی می ماند، یعنی جریان های مورد نظر و خروجی نزدیک هستند.
با مقایسه پاسخ دینامیکی ارائه شده توسط کنترل کننده PI معمولی و رویکرد PBC پیشنهادی، واضح است که هر دو کنترل کننده وظیفه کنترل را انجام می دهند. با این وجود، کنترل کننده PBC عمدتاً زمانی که منحنی مرجع از نوع شیب باشد، خطای ردیابی کمتری دارد. از سوی دیگر، در شکل 5 رفتار دینامیکی ولتاژ خازن و جریان شبکه ارائه شده است. در شکل 5 واضح است که رفتار دینامیکی ولتاژ در خازن با جریان کل که از اندوکتانس و مقاومت شبکه می گذرد تعریف می شود، که نشان می دهد که در شرایط حالت پایدار، این ولتاژ با vdc در افت ولتاژ متفاوت است و آنها تنها زمانی برابر هستند که iL2 صفر باشد. علاوه بر این، کنترل کننده PI در مقایسه با رویکرد PBC پیشنهادی، نوسانات با دامنه بیشتری تولید می کند.
شکل 4: جریان مرجع و اصلی باتری a) جریان مرجع باتری b) جریان باتری c) خطای ردیابی
شکل 5: متغیرهای حالت شبکه a) vC1 b) iL1
ردیابی بار
کنترل‌کننده پیشنهادی می‌تواند برای ردیابی بار استفاده شود، یعنی باتری تمام جریان مورد نیاز برای بار را پشتیبانی می‌کند. از این نظر، برای تعریف مرجع جریان iL1، رابطه زیر باید برآورده شود:
| (12) | رابطه 12 مقاله |
توجه داشته باشید که (12) نسبت تبدیل مبدل باک بوست است. در شکل 6 جریان مرجع و جریان باتری و همچنین جریان سمت شبکه به تصویر کشیده شده است.
پس از گذرا اولیه (t < 1s)، جریان مورد نظر نشان داده شده در شکل 6 و جریان باتری نشان داده شده در شکل 6 رفتار یکسانی دارند، به عبارت دیگر، کنترل پیشنهادی امکان دستیابی به iL1* به iL1 تعریف شده توسط (12) را فراهم می کند.. این بدان معناست که جریان ارائه شده توسط شبکه در حدود صفر است همانطور که در 6 نشان داده شده است. علاوه بر این، به دلیل تلفات کموتاسیون در مبدل باک بوست (که در این پژوهش مدل نشده است)، یک خطای کوچک بین توان مورد نیاز بار و توان تولید شده توسط باتری وجود دارد. این تفاوت به طور دینامیکی توسط جریان سمت شبکه جبران می‌شود، به‌ویژه زمانی که مرجع بصورت شیبدار تغییر می‌کند.
ذکر این نکته حائز اهمیت است که در مورد ردیابی بار، کنترل کلاسیک PI و رویکرد PBC پیشنهادی، رفتار دینامیکی کاملاً مشابهی را نشان میدهد، که این اتفاق به دلیل اینکه بار دارای تغییرات نرم است و اثرات گذرا در عملکرد کنترل‌کننده را به حداقل می‌رساند، رخ میدهد. در نهایت، در شکل 7 متغیرهای باتری برای مورد ردیابی بار ارائه شده است. توجه داشته باشید که هر دو رفتار دینامیکی یک مسیر را با نوسانات کاهش یافته دنبال می کنند که وظیفه کنترل را به اندازه کافی انجام می دهند.
شکل 6: رفتار دینامیکی جریان a) جریان مرجع b) جریان باتری c) جریان شبکه
شکل 7: متغیرهای حالت باتری a) ولتاژ باتری b) حالت شارژ باتری
از نظر عملکرد دینامیکی روش PBC پیشنهادی و رویکرد PI کلاسیک، رفتار کاملا مشابهی را ارائه می‌دهند. با این وجود، روش کنترل انفعالی به تنها یک ضریب کنترلی برای دستیابی به هدف کنترل نیاز دارد، در حالی که کنترل PI معمولی به دو ضریب کنترلی نیاز دارد که محاسبه آن در مقایسه با رویکرد پیشنهادی دشوار است.
نتیجه گیری
یک کنترلر پایدار برای کارکرد سیستم ذخیره ساز انرژی با شبکه DC با مبدل دو طرفه باک بوست از طریق کنترل کننده انفعالی در این پژوهش ارائه گردید. کنترل‌کننده پیشنهادی از یک قانون کنترل منحصر به فرد برای شارژ یا تخلیه باتری تنها با یک پارامتر کنترلی استفاده می‌کند که طراحی کنترل‌کننده را در مقایسه با رویکرد کلاسیک PI ساده می‌کند.
کنترل کننده پیشنهادی را می توان برای کاربردهای فتوولتائیک با مبدل های بوست یک طرفه استفاده کرد، زیرا مدل دینامیکی مبدل بوست مشابه مدل دینامیکی ارائه شده در این مقاله برای مبدل دو طرفه باک بوست است، که به این معنی است که ورودی کنترلی را می توان برای یک آرایه PV در حالت کنترل جریان استفاده کرد.
شاید به موارد زیر نیز علاقه مند باشید:
- یک اسنابر فعال بدون تلفات برای کاهش تلفات ریکاوری دیود معکوس در مبدل باک بوست دوجهته
- ساختاری بهبود یافته برای مبدل های باک و بوست dc به dc
- همه چیز در مورد نرم افزار matlab و کاربردهای آن
- مبدل های DC-DC بدون ترانسفورماتور با بهره ولتاژ بالا
- طراحی سه بعدی مسیر بهینه ی پروازی مقید برای یک ربات پرنده ی چهارپره شش درجه آزادی جهت کاربردهای ترافیک شهری
کلیدواژه:
Battery energy storage system (BESS), bidirectional buck-boost DC-DC converter, charge/discharge battery operating modes, current control mode, Lyapunov stability, passivity-based control (PBC)
سیستم ذخیره انرژی باتری (BESS), مبدل DC-DC دو طرفه باک بوست, حالت های کارکرد باتری شارژ/دشارژ, حالت کنترل جریان, پایداری لیاپانوف, کنترل مبتنی بر انفعال (PBC)
کنترل مبتنی بر انفعال برای کاربردهای شارژ/دشارژ باتری با استفاده از مبدل DC-DC باک بوست با متلب
طبق توضیحات فوق توسط کارشناسان سایت متلبی تهیه شده است و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،.
با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.