دانلود پایان نامه پیاده سازی الگوریتم کنترل پیش بین مدل بر روی پلتفرم کنترل صنعتی

1. مقدمه 2. مطالعه موردی: مبدل متصل به شبکه از طریق فیلتر LCL 3. کنترل پیش بین مدل 4. کنترل اینورتر متصل به شبکه با فیلتر LCL 5. پیاده سازی 6. تست نتایج و تجزیه و تحلیل 7. نتیجه گیری

چکیده – در سالهای اخیر، کنترل پیش بین مدل (MPC) به یک موضوع بسیار مطالعه شده در الکترونیک قدرت تبدیل شده است. توانایی این کنترلر برای مدیریت دینامیک های پیچیده سیستم های مرتبه بالاتر، قیدهایی برروی متغیرهای حالت، ورودی و خروجی اعمال می کند و کنترل همزمان چندین هدف کنترلی در یک چرخه کنترل واحد، آنرا برای الکترونیک قدرت بسیار مناسب می سازد. چالش پیاده سازی بلادرنگ الگوریتم های کنترل پیش بین مدل از بار محاسباتی بالای آن بوجود آمده است. این الگوریتم باید قادر به حل مسئله بهینه سازی در عرض دهها میکروثانیه باشد تا از عملکرد خوب اطمینان حاصل شود. این پایان نامه، یک طرح کنترل MPC مستقیم را برای یک مبدل منبع ولتاژ دو سطحی متصل به شبکه با یک فیلتر LCL برروی سخت افزار کنترل صنعتی، ارائه و پیاده سازی می کند. هدف کنترلی این الگوریتم، کنترل همزمان جریان ها و ولتاژها در فیلتر LCL می باشد. بخاطر محدودیت های سخت افزار کنترل، جریان طرف شبکه فیلتر LCL و ولتاژ خازن با استفاده از یک ناظر برآورد می شوند. مجموعه موقعیت های کلید امکان پذیر که MPC آنها را مورد ملاحظه قرار می دهد از طریق شناسایی بخش بخاطر بار محاسباتی بالا، کاهش یافت. نتایج با استفاده از شبیه سازی بلادرنگ سخت افزار در حلقه، اعتباریابی می شوند. این کنترلر، ردگیری خوب مرجع های حالت در شرایط حالت ماندگار را نشان می دهد. MPC دارای یک افق تک گام می تواند بار محاسباتی الگوریتم MPC را در یک پنجره زمانی 50μs مدیریت کند. MPC افق دو مرحله ای نتوانست به زمان اجرای مطلوب دست یابد و نیاز به زمان بیشتری برای ارزیابی موقعیت های ممکن کلید دارد. نتایج نشان می دهند که کاهش مجموعه موقعیت های کلید امکان پذیر به میزان قابل توجهی بر زمان اجرای الگوریتم با افق های بزرگتر از 1 تاثیر می گذارند.

In recent years, model predictive control (MPC) has been an increasingly researched subject in power electronics. Its ability to handle complex dynamics of higher-order systems, apply constraints on the state, input, and output variables, and simultaneously control multiple control objectives within a single control cycle makes it well suited to power electronics. The challenge of real-time implementation of model predictive control algorithms stems from its high computational burden. The algorithm should be able to solve the optimization problem within tens of microseconds to ensure good performance. This thesis presents and implements a direct MPC control scheme for a grid-connected twolevel voltage source converter with an LCL filter on industrial control hardware. The control objective of the algorithm is to control currents and voltages in the LCL filter simultaneously. Due to control hardware limitations, the LCL filter’s grid-side current and capacitor voltage is estimated using an observer. The feasible set of switch positions the MPC considers was reduced through sector identification due to the high computational burden. The results are validated using hardware-inloop real-time simulations. The controller shows good tracking of state references during steady state. MPC with a singlestep horizon could handle the MPC algorithm’s computational burden within a 50\mu s time window. Two-step horizon MPC could not reach the desired execution time and required more time to enumerate through feasible switch positions. The results show that reducing the feasible set of considered switch positions affects the execution time of the algorithm considerably with horizons larger than one.